Analyse Zinkoxid-Nanopartikel-assoziierter Toxizitätsmechanismen

Einleitung:

Zinkoxid (ZnO) ist eines der am häufigsten in Konsumgütern eingesetzten Nanomaterialien. Die Zytotoxizität von ZnO-Nanopartikeln (NP) war bereits Gegenstand einiger Studien, jedoch sind die molekularen Schädigungsmechanismen nicht gänzlich geklärt. Über genotoxische Eigenschaften, die bereits bei sub-toxischen Dosen auftreten können, ist im Allgemeinen weniger bekannt. Ziel dieser Studie war die Erstellung eines umfassenden Toxizitätsprofils von ZnO-NP durch Einsatz multipler Testsysteme.

Methoden:

Neben der Plattenepithelkarzinom-Zelllinie FaDu wurden humane mesenchymale Knochenmarkstammzellen (BMSC) für unterschiedliche Zeiträume und Konzentrationen mit ZnO-NP behandelt. Zytotoxizität, Apoptoseinduktion und Zellzyklusalteration wurden mit dem MTT-Test, einer PCR und einer Durchflusszytometrie analysiert. Mit dem fpg-modifizierten Comet Assay wurden der Einfluss von oxidativem Stress auf das Gesamtausmaß der DNA-Schädigung untersucht.

Ergebnisse:

ZnO-NP führten im MTT-Test ab 8 µg/ml zu einer Reduktion der Vitalität in FaDu-Zellen. Durchflusszytometrisch wurden eine dosis- und zeitabhängige Zunahme von Apoptose sowie Veränderungen des Zellzyklus festgestellt. Im Comet Assay konnte ab 5 µg/ml ZnO-NP eine signifikante DNA-Fragmentierung in BMSC gezeigt werden. Bei allen Testkonzentrationen wurde oxidativer Stress als wichtiger Einflussfaktor der Schädigung nachgewiesen.

Diskussion:

Die vorliegende Studie liefert Hinweise dafür, dass ZnO-NP toxisch sind. Gegenwärtig ist aber eine definitive Aussage über das schädigende Potenzial von NP nicht zu treffen, da der Vergleich verschiedener Studien kaum möglich ist. Gerade die repetitive, niedrig dosierte Verwendung von ZnO-NP als Bestandteil von Kosmetikprodukten sollte jedoch toxikologisch genauer betrachtet werden.

Publication History

Publication Date:
23 April 2019 (online)