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Aufbau einer in vitro Testplattform für Nanopartikeltoxizitätsuntersuchungen unter Berücksichtigung physiologisch relevanter Expositionsbedigungen
Projekt
Förderkennzeichen: BfR-CPS-08-1322-594
Laufzeit: 01.03.2014
- 31.12.2017
Forschungszweck: Angewandte Forschung
In diesem Projekt soll eine in vitro-Testplattform für die Inhalationstoxizität von Nanomaterialien etabliert werden. Um die reale Situation so nah wie möglich abzubilden, sollen sich Testmaterialien und Expositionsbedingungen an den im Rahmen des EU-Projekts NANoREG durchgeführten, subakuten und chronischen in vivo-Studien orientieren. Zunächst ist geplant mit der Testung von Ceriumdioxid, Bariumsulfat und Zinkoxid in Nanoform zu beginnen. Zu Beginn des Projektes wird zunächst die bereits etablierte Alveolarepithelzelllinie A549, gewonnen aus den Lungenkarzinomzellen eines 58-jährigen Mannes (Giard et al. 1973), verwendet, die bereits in zahlreichen Studien zur Inhalationstoxizität genutzt wurde. Im Weiteren soll ein voll ausdifferenziertes 3D-Modell des humanen Atemwegsepithels, das MucilAir-Zellmodell in die Untersuchungen einbezogen werden. Dieses System beinhaltet funktionelle Eigenschaften wie z.B. Schleimsekretion, die für die Säuberung der Luftwege verantwortlichen Zilien sowie „Tight Junctions“, Bänder aus Membranproteinen, die die Verbindung mit den Nachbarzellen bilden. Als weiteres System sollen „Precision Cut Lung Slices“ (PCLS) vergleichend eingesetzt werden. Hierbei handelt es sich um Rattenlungenschnitte, die unter Laborbedingungen am Leben erhalten und gegenüber Partikeln exponiert werden können. Dieses System ist insbesondere von Bedeutung um die Interaktion verschiedener Zelltypen, wie sie in vivo stattfindet, simulieren zu können. Um die Exposition so nah wie möglich realen Bedingungen nachzustellen, sollen alle verwendeten Zellmodelle auf mikroporösen Membranen an der Luft-Flüssigkeitsgrenze (Air-Liquid-Interface, ALI) in einer Expositionskammer kultiviert werden. Die Zellkulturen werden basal mit Medium versorgt, die Zuführung der Nanopartikel erfolgt in Form eines getrockneten Aerosols. Es ist vorgesehen, sowohl die auf die Zellen aufgebrachte als auch die internalisierte Dosis massenspektrometrisch zu quantifizieren und mit den innerhalb von NANoREG gewonnenen Daten aus subakuten und chronischen in vivo Studien abzugleichen. Es sollen zunächst die toxikologischen Endpunkte Zytotoxizität, Genotoxizität und oxidativer Stress betrachtet werden.
Abschnittsübersicht
Fachgebiete
- Biotechnologie
- Verfahrenstechnik
- Toxikologie
Rahmenprogramm
Förderprogramm
Ausführende Einrichtung
BfR - Abteilung 7: Chemikalien- und Produktsicherheit (BfR - CPS)
