Klitzeklein, aber gefährlich?

Studie untersucht Einfluss unterschiedlicher Nanopartikel auf unsere Zellen

Bild: Kateryna Kon/Shutterstock.com

Sie reinigen Abwasser, transportieren Medikamente zu bestimmten Körperregionen, landen als Zugabe in Kosmetikprodukten und verleihen inzwischen unzähligen Alltagsgegenständen wie Socken, Kissen, Matratzen, Spielzeug, Telefonhüllen oder Kühlschränken eine antibakterielle Oberfläche. Die Rede ist von Nanopartikeln. Nanopartikel sind winzig kleine Zusammenschlüsse von einigen wenigen bis einigen tausend Atomen oder Molekülen. Ihre Größe liegt bei 1 bis 100 Nanometern. Ein Nanometer entspricht 1 Milliardstel Meter.

Es wurde schon viel darüber geforscht, wie sich Nanopartikel auf Mensch und Umwelt auswirken, und eine Reihe von Studien konnte zeigen, dass Nanopartikel unsere Zellen beeinträchtigen oder schädigen können. Eine neue Studie der University of Southern Denmark beschäftigte sich mit den winzigen Teilchen und untersuchte, wie Zellen reagieren, wenn sie mehr als einer Art von Nanopartikeln gleichzeitig ausgesetzt sind.

"Im Laufe unseres Lebens sind wir vielen verschiedenen Arten von Nanopartikeln ausgesetzt, und wir sollten untersuchen, wie sich die Kombination verschiedener Nanopartikel auf uns auswirkt und auch, ob eine Ansammlung durch das Leben uns schaden kann", sagt Barbara Korzeniowska die Hauptautorin der Studie. Sie selbst wurde auf das Thema aufmerksam, als ihre kleine Tochter in der Badewanne mit einer Gummiente spielte, die - wahrscheinlich aus Hygienegründen - mit Nanosilber beschichtet war. Korzeniowska war beunruhigt, denn was passiert, wenn kleine Kinder ihr Spielzeug in den Mund nehmen und Nanosilber zu sich nehmen? In ihrer neuen Studie befasste sie sich daraufhin mit Nano-Silber und Nano-Platin und untersuchte zum einen deren individuelle Wirkung, aber auch den Synergieeffekt, wenn beide Arten zusammenwirken. Denn darüber gibt es bislang kaum Studien, obwohl wir einer Vielzahl von Nanopartikeln ausgesetzt sind.

Der Versuch
Korzeniowska testete die Nanopartikel an zwei Arten von Gehirnzellen: Astrozyten und Endothelzellen. Astrozyten sind Zellen im Zentralnervensystem, die u.a. dazu beitragen, das Nervensystem mit Nährstoffen zu versorgen und Schäden im Gehirn zu reparieren. Endothelzellen sitzen auf der Innenseite der Blutgefässe und transportieren Stoffe aus der Blutbahn zum Gehirn.

Als die Endothelzellen dem Nano-Platin ausgesetzt wurden, passierte nichts. Als sie Nanosilber ausgesetzt wurden, verschlechterte sich ihre Fähigkeit, sich zu teilen. Wenn sie sowohl mit Nanosilber als auch mit Nano-Platin in Kontakt kamen, wurde die Wirkung hingegen verstärkt, und sie starben in großer Zahl ab. Darüber hinaus nahmen ihre Abwehrmechanismen ab, und sie konnten schlechter miteinander kommunizieren.
"Obwohl Nano-Platin allein also keinen Schaden anrichtet, passiert etwas Drastisches, wenn sie mit einer anderen Art von Nanopartikeln kombiniert werden", schlussfolgert Frank Kjeldsen, der ebenfalls die Studie leitete.
Die Astrozyten waren hingegen widerstandsfähiger und reagierten "nur" mit einer eingeschränkten Fähigkeit zur Teilung, wenn sie beiden Arten von Nanopartikeln ausgesetzt waren.

Eine frühere Studie, die von Frank Kjeldsen durchgeführt wurde, hat ebenfalls einen dramatischen Synergieeffekt von Silbernanopartikeln und Kadmiumionen gezeigt, die überall um uns herum auf der Erde vorkommen. In dieser Studie starben 72 % der Zellen (in dieser Studie waren es Darmzellen), da sie sowohl Nanosilber- als auch Kadmiumionen ausgesetzt waren. Als sie nur Nanosilber ausgesetzt waren, starben 25 % ab. Wenn sie nur Kadmium-Ionen ausgesetzt waren, starben 12 % ab.

Unfreiwillig exponiert
"Es ist wenig darüber bekannt, wie groß die Konzentrationen von Nanopartikeln in Industrieprodukten ist. Wir wissen auch nicht, welche Partikelgröße verwendet werden - dabei hat die Größe einen Einfluss darauf, ob sie in eine Zelle eindringen können. Aber wir wissen, dass viele Menschen unfreiwillig Nanopartikeln ausgesetzt sind und dass es eine lebenslange Exposition geben kann," erklärt Korzeniowska.

Es gäbe praktisch keine Beschränkungen für die Zugabe von Nanopartikeln zu Produkten. Wobei in der EU Hersteller jedoch zumindest eine Zulassung haben müssen, wenn sie Nanopartikel in Produkten mit antibakteriellen Eigenschaften verwenden wollen. In Dänemark müssen sie den Nanogehalt in solchen Produkten auch auf dem Etikett deklarieren.

Ein Thema, dass in Zukunft wohl noch intensiver erforscht werden muss, was nicht einfach wird, da Nanopartikel in unzähligen Produkten und Produktionsprozessen bereits Anwendung finden.

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Autorin / Autor: Bild: Kateryna Kon/Shutterstock.com - Stand: 7. Oktober 2020