Bestimmende Faktoren der Toxizität in Darm und Leber für zwei Nanopartikel ähnlicher Größe, eingesetzt in Lebensmitteln und Verpackungen: in vitro und in vivo Untersuchungen zur Aufnahme und daran beteiligten Mechanismen

Beschreibung:

Die Anwendung künstlich hergestellter Nanomaterialien (MNMs) in der Lebensmittel- und Verpackungsindustrie wird künftig erheblich zunehmen, die Bewertung der Sicherheit dieser Materialien ist daher ein wichtiges Anliegen. Insbesondere hinsichtlich der Toxizität und des Verbleibs von Nanomaterialien nach oraler Aufnahme ist relativ wenig bekannt. Es ist anzunehmen, dass Größe, Morphologie, Agglomeration sowie physiologisch bedingte Veränderungen der Partikel z.B. durch Verdauung eine erhebliche Rolle spielen.



Aufnahme und Toxizität dieser Stoffe auf den Menschen.



Obwohl zahlreiche In-vitro-Studien zu mechanistische Effekten von MNM`s existieren, gibt es nur sehr wenig Daten zur toxischen Wirkung von MNMs nach oraler Exposition in vivo. Derzeit sind diese in vivo Daten jedoch die wichtigste Grundlage für die Risikobewertung. Aufgrund der großen Anzahl von MNMs können nicht für jedes Material die toxischen Wirkungen in vivo untersucht werden.



Es ist daher notwendig, eine Klassifizierung von MNMs anhand spezifischer Eigenschaften und der dementsprechend möglichen toxischen Auswirkungen zu etablieren.







Im SolNanoTox Projekt wird der Einfluss der Löslichkeit von Nanomaterialien als eine wichtige Determinante für Aufnahme und Toxizität untersucht.



Hierfür werden Vertreter zweier verschiedener Kategorien von MnM`s untersucht: Titandioxid als Beispiel für eine unlösliche Spezies und Aluminium als ein lösliches Material.



Einige Publikationen deuten darauf hin, dass Aluminium und Titanoxid Nanomaterialien



nach oraler Exposition verschiedene Zielorgane haben. Es wird vermutet, dass Aluminium-Nanopartikel vor oder während der Aufnahme im Darm Aluminium Ionen bilden, welche dann die Darmbarriere überwinden. Für Titandioxid Nanopartikel wird daher ein Durchtritt intakter Nanopartikel durch die Darmbarriere vermutet.







Dieser unterschiedliche Metabolismus könnte die Ursache für die unterschiedlichen Zielorgane der beiden Nanomaterialien sein.







In diesem Projekt ist geplant die dargestellte Hypothese durch eine innovative Kombination moderner analytischer Methoden zu testen. Die Charakterisierung von Al und TiO2



Nanomaterialien wird sowohl in Lösung, als auch in Zellen und Geweben erfolgen. Der Einfluss von Lipiden, Proteinen, Zellkulturmedien und der Darmschleimhaut auf die spezifischen Eigenschaften der MNMs stellt einen wichtigen Teil der Untersuchungen dar.



Zur Aufklärung des Einflusses der unterschiedliche Löslichkeit der getesteten Partikel in physiologischen Medien auf zelluläre Aufnahmemechanismen kombiniert das Projekt in vitro und in vivo Ansätze zur Untersuchung von Verbleib sowie cyto- und genotoxischer Wirkungen in einem integrativen Ansatz.







Zunächst sollen Aufnahme und Verbleib von MNMs im Darm und in der Leber nach akuter oraler Aufnahme in vivo und in vitro Systemen verglichen werden. Darüber hinaus ist geplant, verschiedene toxische Wirkungen (Genotoxizität, Apoptose, Entzündung, Proliferation) in vivo zu untersuchen und mit den Reaktionen von in vitro-Modellen zu vergleichen.







Um genaue Informationen über die molekularen Mechanismen der Reaktion nach MNM Exposition zu gewinnen, sollen Proteomics- und Transkriptomics-Ansätze verfolgt werden.



Durch die integrativen und multidisziplinären Studien in diesem Projekt wird es ermöglicht, die bestimmenden Faktoren für Aufnahme, Verteilung und Wirkmechanismen von MNM`s zu charakterisieren.

Ausführendes Institut:

BfR - Abteilung 5: Lebensmittelsicherheit (BfR - LMS) Details von BfR - Abteilung 5: Lebensmittelsicherheit

Übergeordnete Institution:

Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) Details von (BfR) (Berlin)

Laufzeit:

01. 01. 2014 - 31. 12. 2016

Mitwirkende Institutionen:

Förderprogramm:

Fachgebiet:

  • Lebensmittelchemie
  • Toxikologie

Forschungszweck:

Angewandte Forschung

Förderer:

Träger: