Nano: small, toxic, but helpful?

Kurzbeschreibung
Silber Nanopartikel werden zur Desinfektion benutzt. Sie gelangen in den menschlichen Körper, wo sie toxisch sind, wenn sie zu klein sind. Auch bei Nanopartikeln entscheidet die genaue Größe über „gut“ oder „schlecht“. Mit moderner Nanotechnologie werden Partikel der genau richtigen Größe hergestellt.

Wissenschaftlicher Hintergrund
Antimikrobische Effekte machen Silber Nanopartikel (AgNP) zu einem der am häufigsten genutzten Nanomaterialien in Verbraucherprodukten. Daher ist es wichtig, die Toxizität dieser Partikel im Detail zu verstehen, insbesondere wie die Partikel von Zellen aufgenommen werden, welchen Effekt sie in Zellen haben und wie diese Prozesse von der genauen Größe der Nanopartikel abhängen.
In Studien haben wir runde AgNPs wohl definierter Größe (von 10 nm bis 100 nm) menschlichen LoVo-Zellen zugefügt. Mittels konfokaler ‘laser scanning microscopy’ wurde die Aufnahme der Partikel in die Zellen oder auf der Oberfläche der Zellen visualisiert. Biotechnologische (Zelltoxitizät) und biochemische Verfahren (Proteomik: Einfluß auf individuelle Proteine) wurden größen- und dosisabhängig angewandt.
Aus den Messungen folgt eine sehr deutliche Größenabhängigkeit: kleine Partikel (20 nm) dringen durch die Zellmembran, während 100 nm Partikel außerhalb der Membran agglomerieren. Die eindringenden Partikel führen zu einem Funktionsverlust der Mitochondrien und damit zum Zelltod.

Bezug zum Thema
Das Thema ist Nanotechnologie im Jahre 2020. Nanotechnologie hat im Bewusstsein von Bevölkerung und Wissenschaftlern sowohl negative als auch positive Bedeutung. Wissenschaftler und Produzenten sollten sich über die möglichen negativen Auswirkungen und Risiken informieren und daraufhin gezielt ’positive’ Nanopartikel herstellen und einsetzen. Als Beispiel haben wir wegen ihrer Verbreitung im alltäglichen Leben Silber Nanopartikel herausgegriffen. Neueste Forschung (auch von uns) zeigt, daß sehr kleine dieser Partikel sehr toxisch sind, während größere für den Menschen weitgehend neutral sind, aber dennoch die gewünschten bakterientötenden Eigenschaften haben. Es kommt also nicht nur darauf an, den Produkten Nanopartikel beizufügen, sondern man muß sie in der richtigen Größe herstellen, damit sie für Menschen verträglich sind. Wir postulieren, daß wir im Jahre 2020 bewußt in der Lage sein werden, die richtigen Nanopartikel herstellen, um die Produkt- und Lebensqualität zu verbessern.

Profilbild

Teilnehmerinfo

Barbara Tvede Hansen (barbara)

Hochschule/Institut/Organisation: Mads Clausen Institute, University of Southern Denmark

Funktion: Professor

Forschungsschwerpunkt: Nanotechnologie

Teamname: Team Nano Frog

weitere Teammitglieder: Horst-Günter Rubahn, Barbara Tvede Hansen, Morten Madsen, James T. Hoyland, Per Baunegaard With Jensen