Untersuchungen zum toxischen Potenzial von Zinkoxid-Nanopartikeln an intestinalen Zellmodellen

Zinkoxid-Nanopartikel (ZnO-NP) werden aufgrund ihrer speziellen Eigenschaften in vielen verschiedenen Industriezweigen, aber vor allem auch in verbrauchernahen Bereichen wie der Kosmetikindustrie und Ernährungswirtschaft verwendet, wodurch es zu einer nahezu unvermeidlichen Exposition des Menschen kommt. Die Ergebnisse bisheriger Untersuchungen zu möglichen potenziellen Risiken oral aufgenommener ZnO-NP sind heterogen und lassen keine abschließenden Schlüsse über die Sicherheit dieser zu. Daher wurden in dieser Arbeit mögliche toxische Effekte oral aufgenommener ZnO-NP untersucht. Dafür wurden ZnO-NP (Primärpartikelgröße <50 nm und <100 nm; 12–1229 µM) sowohl in nativer Form als auch nach einem simulierten Verdau zur Annäherung an die in vivo-Gegebenheiten des Gastrointestinaltrakts eingesetzt. Verschiedene Toxizitätstests und die Verwendung intestinaler Modellzelllinien (einfache Zellkulturmodelle: undifferenzierte Caco-2- und LT97-Zellen; komplexere Zellkulturmodelle: differenzierte Caco-2-Zellen in Monokultur und in Cokultur mit HT29-MTX-Zellen) dienten der Untersuchung potenzieller toxischer Effekte von unverdauten und verdauten ZnO-NP. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen zeigen, dass sich native und verdaute ZnO-NP in ihrer Löslichkeit und Morphologie unterscheiden. Die Eigenschaften des Dispersionsmittels entscheiden somit über die Partikelcharakteristika von ZnO-NP. Die Behandlung mit unverdauten und verdauten ZnO-NP führte in allen verwendeten Zellmodellen zu einer Erhöhung des zellulären Zinkgehalts. Die unverdauten ZnO-NP wirkten gegenüber den einfachen Zellmodellen toxischer als gegenüber den komplexeren. Die Inkubation von differenzierten Caco-2-Zellen in Monokultur und differenzierten Caco-2/HT29-MTX-Zellen in Cokultur mit unverdauten und verdauten ZnO-NP hatte keine negativen Konsequenzen. Eine simulierte intakte Darmbarriere scheint demnach unempfindlich gegenüber ZnO-NP in physiologisch relevanten Konzentrationen von 123–614 µM zu sein.

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