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Nachwuchsgruppe Nanotoxikologie: Orale Aufnahme und Wirkung von organischen Nanopartikeln in Darm und Leber (OAWO-NANO)

Projekt

Ernährung und Verbraucherschutz

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Ernährung und Verbraucherschutz


Förderkennzeichen: BfR-LMS-08-1323-102
Laufzeit: 01.08.2017 - 31.07.2020
Forschungszweck: Experimentelle Forschung

Nanotechnologie findet eine vielfältige Anwendung in verschiedenen verbrauchernahen und lebensmittelrelevanten Produkten. Auch organische Nanopartikel werden zunehmend in der Lebensmittelindustrie eingesetzt um unter anderem neue Produkte im Bereich der Nahrungsergänzungsmittel zu etablieren und diese mit einer höheren Bioverfügbarkeit von Vitaminen und Pflanzeninhaltsstoffen bewerben zu können. Hierzu liegen jedoch kaum wissenschaftliche Daten im Hinblick auf die Risikobewertung vor. Als Modellpartikel dienten bisher meist unterschiedlich große Polystyrenpartikel. Ein wichtiger Fokus dieses Projektes soll auch die Betrachtung anderer Kunststoffmaterialien sein. Publizierte Daten zeigen, dass Verbraucher oral gegenüber Mikroplastik exponiert sind. Im Tierversuch wurde die systemische Verfügbarkeit von oral appliziertem Mikroplastik zwar mehrfach gezeigt, Daten zu toxikologisch relevanten Endpunkten fehlen jedoch bislang völlig, ebenso wie quantitative Angaben zum Grad der gastrointestinalen Resorption der Partikel. Nanoplastik könnte aber aufgrund seiner noch geringeren Größe stärker als Mikroplastik körpereigene Barrieren überwinden und damit eine gesteigerte Bioverfügbarkeit aufweisen. Zusätzlich könnten die Partikel als Träger für unerwünschte Stoffe, wie dem Plastik zugesetzte Weichmacher oder aus der Umwelt adsorbierte potentiell toxische Stoffe (z.B. PAKs) fungieren. Zudem reichern sie sich als nicht bioabbaubares Material möglicherweise in den Organen an und könnten damit über längere Zeit zu Schäden führen oder die Aufnahme von Nährstoffen behindern. Hier existiert derzeit eine erhebliche Wissenslücke, die auch von der EFSA in ihrer letzten Stellungnahme zum Thema diskutiert wurde. Daher liegt ein weiterer Schwerpunkt der Forschung der Nachwuchsgruppe auf organischer Nanoplastik, sowohl was die Verbesserung analytischer Messmethoden als auch die Erforschung des spezifischen toxikologischen Potenzials der Partikel selbst sowie deren adsorbierten Kontaminanten betrifft. Die Nachwuchsgruppe nimmt sich somit wichtiger zukünftiger Themenfelder an, deren Bearbeitung sowohl national und international dringend gefordert wird. Im Rahmen des oben beschriebenen Kontextes beschäftigt sich das vorliegende Projekt mit der Aufnahme und der Wirkung von Nano-und Mikroplastik in Darm und Leber. Dafür kommen vor allem in vitro-Modelle des intestinalen Epithels in Form von Caco-2 Mono- und Co-Kulturen sowie die Leberzellmodelle HepG2 oder HepaRG zum Einsatz. Untersucht werden Zellviabilität, Transport und Aufnahme der Partikel an der intestinalen Barriere sowie die Wirkung auf Enterozyten und Hepatozyten nach Langzeitinkubation. Die Nachwuchsgruppe fokussiert sich nicht ausschließlich auf organische Nanopartikel. Aus vergangenen Projekten mit metallischen Silber-, Eisen- und Aluminiumnanopartikeln eröffneten sich Fragestellungen besonders zu deren Löslichkeit, Agglomeration sowie deren Oberflächenbeschaffenheit und Proteinumhüllung (Corona). In diesem Projekt sollen Eisen- und Zinkoxidnanopartikel mit dem Fokus auf diese Fragestellungen untersucht werden, da hier unterschiedliche Löslichkeitseigenschaften und ebenso unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheiten erwartet werden, welche Einfluss auf zelluläre Aufnahme und toxikologische Wirkung haben können.

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