Die toxikologische Relevanz der Zn2+-Freisetzung bei der Degradation von ZnO-Nanopartikeln
Nanoobjekte werden als eines der meist untersuchten Forschungsgebiete unserer Zeit immer beliebter in der Industrie, da durch Variation ihrer Strukturen besondere Eigenschaften entlockt werden können, die bei makrokristallinen Kompositionen nicht auftreten. Doch mit Zunahme der Anwendungsbereiche st...
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| Other Authors: | |
| Format: | Doctoral Thesis |
| Language: | deu |
| Published: |
Universitätsbibliothek Leipzig
2016
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| Online Access: | http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-211704 http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-211704 http://www.qucosa.de/fileadmin/data/qucosa/documents/21170/Sandner%20-%20Dissertation%20Pflichtexemplar.pdf |
| Summary: | Nanoobjekte werden als eines der meist untersuchten Forschungsgebiete unserer Zeit immer beliebter in der Industrie, da durch Variation ihrer Strukturen besondere Eigenschaften entlockt werden können, die bei makrokristallinen Kompositionen nicht auftreten. Doch mit Zunahme der Anwendungsbereiche steigt wiederum die Wahrscheinlichkeit einer hohen Exposition, was die toxikologischen Untersuchungen der letzten Jahre bedingte. Allerdings wurden dabei weniger die kausalen Zusammenhänge eruiert.
In dieser Arbeit zeigt der Autor die Beziehungen zwischen ZnO-Toxizität und intrazellulärer Zn2+-Konzentrationen auf. Zu diesem Zweck erfolgten Zytotoxizitätsuntersuchungen mittels MTT-Test von ZnO-Nanopartikeln und ZnCl2. Dadurch konnten die toxischen Eigenschaften dieser Agenzien belegt werden. Sowohl Nanopartikel als auch Zn2+ weißen in äquivalenter Gesamtmasse dieselben Toxizitätswerte auf. Nachfolgend wurde die Toxizität I) der Partikel durch Chelatierung der Ionen und II) der freigesetzten Zn2+ durch Abzentrifugieren der Partikel untersucht. Hierbei zeigte sich eine deutlich niedrigere Toxizität der Partikel in Abwesenheit von Zn2+. Hingegen verursachten die partikelfreien Proben allein durch die freigesetzten Zn2+ durchaus vergleichbare Effekte wie die ZnO-Dispersion. Erwähnenswert ist, dass generell eine geringere Toxizität durch FKS-Zugabe vorhanden war.
Im Weiteren wurde die intrazelluläre Zn2+-Konzentration in Abhängigkeit der Zinkexposition untersucht. Anhand der Markierung mit dem zinkspezifischen Fluorophor FluoZin-3 erfolgte die quantitative Zn2+-Bestimmung mittels Durchflusszytometrie. Dabei ergab sich ein signifikanter Anstieg der intrazellulären Zn2+-Konzentration, der eine einschneidende Störung der Zinkhomöostase darstellt. Bemerkenswert ist der Anstieg in vitalen Zellen auf ein Vielfaches der Ausgangkonzentration, wobei das Überschreiten von etwa 10 nM zum Übergang in die Nekrose führte. Unabhängig von äußeren Faktoren lagen bei gleichen Toxizitätswerten vergleichbare intrazelluläre Zn2+-Konzentrationen vor. Offenbar gibt es einen direkten Zusammenhang zwischen intrazellulären Zn2+ und der Toxizität. Dieser Sachverhalt kann zur Risikobewertung der Nanopartikel herangezogen werden.
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