| In der heutigen Zeit werden verschiedene Nanomaterialien immer häufiger zu unterschiedlichen Zwecken (in der Medizin, der pharmazeutischen und kosmetischen Industrie, usw.) angewandt. Großes Interesse besteht darin, sowohl industriell hergestellte, als auch natürlich vorkommende Nanopartikel, hinsichtlich ihrer Verträglichkeit zu untersuchen. Da Nanopartikel oder deren Abbauprodukte in Zellen akkumulieren können, muss neben einer akuten Schädigung auch die langzeitliche Zytotoxizität untersucht werden.
Zur Untersuchung der Langzeittoxizität nach chronischer Exposition von Endothelzellen und Monozyten, wurden, im Rahmen der vorliegenden Arbeit, zwei Methoden zur Langzeitkultivierung etabliert und mit konventionellen Methoden verglichen: eine „microcarrier“ (dt. Mikroträger) Zellkultur für Endothelzellen (BioLevitatorTM) und eine Bioreaktor Zellkultur für Monozyten (CELLine CL350). Die Zellen wurden über einen Zeitraum von vier Wochen kultiviert. Als Modellpartikel wurden nicht-funktionalisierte Polystyrol-Nanopartikel, mit einem Durchmesser von 20 und 200 nm, verwendet. Zusätzilch wurde die intrazelluläre Lokalisierung der Partikel mittels fluoreszenter Polystyrolpartikel (20 nm) untersucht. Nach Etablierung der geeigneten Methode wurden auch zelluläre Effekte nach Behandlung mit kurzen Kohlenstoffnanoröhren (engl. carbon nanotubes, CNTs), mit einem Durchmesser von > 50 nm, untersucht.
Nach Behandlung der „microcarrier“ Kulturen mit 20 nm Nanopartikeln reduzierte sich die Zellzahl um etwa 60%. In konventionellen Kulturen verringerte sich diese jedoch nur um 20%. Funktionalisierte CNTs führten ebenfalls zu einer dosisabhängigen Abnahme der Zellzahlen. Diese Änderungen wurden hauptsächlich durch nekrotischen Zelltod hervorgerufen.
Im Gegensatz zu den Endothelzellen, wurden bei Monozyten aussagekräftigere Ergebnisse mittels konventioneller Methoden erzielt. Auch hier nahm die Zellzahl nach Behandlung mit Polystyrolpartikel ab. Dieser Effekt war jedoch dosis- und größenabhängig. Zellnekrose aufgrund einer entzündlichen Reaktion verursacht durch Nanopartikel konnte dabei als wichtigster Mechanismus identifiziert werden. Interessanterweise konnten bei der Behandlung von Monozyten mit CNTs hingegen keine Änderungen festgestellt werden.
Während sich für die Untersuchung der langzeitlichen Wirkung von unterschiedlichen Nanomaterialien auf Endothelzellen die „microcarrier“ Zellkultivierung als geeignete Methode herausstellte, konnte für Monozyten nur die konventionelle Technik angewandt werden. Es konnte gezeigt werden, dass Polystyrolpartikel zum Teil erhebliche Schäden an Zellen hervorrufen können. Eine Exposition mit CNTs schien jedoch harmloser zu sein. Diese Erkenntnisse unterstützen somit die unbedenkliche Anwendung von kurzen CNTs sowohl in verschiedenen biomedizinischen, als auch in anderen Produkten.
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