Projektbeschreibung

Nanopartikel können über die Atemwege in die Lunge gelangen, wo die überwiegende Zahl dieser winzigen Teilchen letztlich von Fresszellen des Immunsystems aufgenommen wird. Ein geringer Teil der Partikel scheint dieser Selbstreinigungsstrategie aber zu entgehen und gelangt in andere Zelltypen, die sich innerhalb und außerhalb der Lunge befinden können. Ähnliche Beobachtungen wurden auch nach Aufnahme von Nanopartikeln über die Nahrung gemacht. Das Ausmaß und die biologische Wirkung dieser geringen Partikelvorkommen ist noch immer ein "weißer Fleck" auf der Landkarte der Nanopartikelforschung: Wo genau sich Partikel befinden, d.h. welche Gewebe und Zellen sie erreichen und welche Rolle der Kontakt mit Proteinkomponenten der Lunge oder des Blutes für die Verteilung der Nanopartikel spielt, ist noch immer unklar.

Die Partner des Projekts NanoBioDetect wollen Nanopartikel daher mit modernsten bildgebenden Methoden in den Zielorganen aufspüren. Zelltypen, die Partikel enthalten, sollen identifiziert und die Menge der enthaltenen Partikel bestimmt werden. Auch Tests auf möglicherweise veränderte Zellbestandteile bzw. eine modifizierte Erbsubstanz stehen im Fokus der Methodenentwicklungen. Solche Veränderungen wurden zwar in der Zellkultur nach Gabe von zumeist hohen Partikelkonzentrationen identifiziert, ihre Bedeutung für einen komplexen Organismus ist aber weiterhin unklar. Durch das interdisziplinäre Zusammenwirken von biologisch-medizinischer Forschung an Zellen und Geweben und chemisch-physikalischer Expertise erhoffen sich die Forscher, dieses "Dosis-Effekt-Problem" für eine repräsentative Auswahl verschiedener Nanopartikel im Gewebe lösen zu können. Technische Weiterentwicklungen sollen dabei die hochauflösende ToF-SIMS-Technik und das quantitativ arbeitende Laser-Ablationsverfahren (LA-ICP-MS) weiter verbessern. Die aufwändige Ionenstrahl-Mikroskopie, bei der durch Protonenbeschuss der Elementgehalt winziger Probenstellen ermittelt werden kann, wird im Verbund mit neuen lichtmikroskopischen Detektionsverfahren eingesetzt, um zunächst repräsentative Probenstellen auszuwählen.

Der parallele Einsatz verschiedener Nachweismethoden soll eine möglichst wirtschaftliche Methode liefern, mit der Partikelkonzentrationen zusammen mit biologischen Effekten in betroffenen Organen, Geweben und Zellen zuverlässig bestimmt werden können. Das so erworbene Wissen soll ferner die Aussagekraft tierversuchsfreier Testverfahren verbessern.