Wie viele eingeatmete Nanopartikel setzen sich in der Lunge ab und treten dann in den menschlichen Körper ein? Welche biologischen Auswirkungen zeigen sich dort (Fokus auf oxidativen Stress)? Studie über das Schicksal von Nanopartikel durch die Analyse von ausgeatmeter Luft sowie von Blut und Urin von Freiwilligen, die verschiedenen Nanomaterialien ausgesetzt werden.
Hintergrund
Nanopartikel (NP) machen verschiedene sehr interessante medizinische und technische Anwendungen möglich. Ihre Eigenschaft in den menschlichen Körper einzudringen (wegen ihrer kleinen Grösse) und ihre grosse Reaktivität (wegen ihrer grossen Oberfläche) machen sie aber auch zu einem möglichen Gesundheitsrisiko. In der Nanomedizin und der Nanotoxikologie fehlt es momentan an genauen Informationen über die tatsächliche Menge Nanopartikel, die über die Atemwege in den Körper gelangen, über ihre weitere Verbreitung und ihre Fähigkeit biologische Effekte wie oxidativen Stress auszulösen.
Ziel
Wir gehen davon aus, dass i) die eingeatmeten NP im Lungenschleim eingebunden werden, bevor sie in die Blutzirkulation gelangen und ii) nur reaktive NP oxidativen Stress im Lungenschleim auslösen, was wiederum zu einer Zunahme von Biomarkern in Blut und Urin führt. Diese zwei Hypothesen werden wir wie folgt prüfen:
- Entwicklung einer Methode, die fluoreszente superparamagnetische Eisenoxide (SPIONs) in ausgeatmeter Luft sowie in Blut und Urin der Freiwilligen misst.
- Anwendung der Methode in Freiwilligen, die reaktiven (Tabakrauch) und non-reaktiven (SPIONs) Partikel ausgesetzt wurden, um die Erscheinung von Biomarkern für oxidativen Stress aufzuzeigen und um die zeitliche Entwicklung und die Aufteilung auf die drei biologischen Matrixen zu studieren.
Bedeutung
Heute ist das Wissen über den Zusammenhang von NP-Ablagerungen in der Lunge mit gesundheitlichen Problemen ungenügend. Die entwickelte Methode macht die non-invasive Evaluation der abgegebenen NP-Dosis möglich. Diese Informationen sind sowohl für die Analyse der Gesundheitsrisiken der NP als auch für die Entwicklung therapeutischer Anwendungen entscheidend. Die zeitliche Entwicklung von Biomarkern für oxidativen Stress in Blut und Urin lässt sich ebenfalls in Bezug auf die abgegebene NP-Dosis beziehen, was Aufschlüsse über die Sequenz systemischer Effekte von NP-Aussetzung über die Atemwege erlaubt.
Originaltitel: Nanoparticle tracking and oxidative stress biomarkers in healthy non-smoking volunteers
Betrag: CHF 350'000.-
Dauer: 36 Monate
Projektverantwortlicher
- Dr. Michael Riediker