Gold Nanopartikel werden von Zellen aufgenommen. Dabei wurden sie sowohl als toxisch als auch untoxisch beschrieben. Dieser Unterschied ist klar abhängig von der Größe, Oberflächenladung und der Partikelbeschichtung.

 

In verschiedenen Studien konnte gezeigt werden, dass Goldpartikel giftig sind, wenn diese kleiner als 5 nm im Durchmesser sind [1,2] und sie sind nicht giftig bei einer Größe von mehr als 10 nm [2-4]. Diese leicht widersprüchlichen Ergebnisse zur Giftigkeit der Gold Nanopartikel spiegeln im Wesentlichen die Unterschiede in den physikalisch-chemischen Eigenschaften der Partikel, aber auch die Unterschiede in den Zellsystemen und den Untersuchungsmethoden wider. In einer sehr aktuellen Übersicht wurden die Arbeiten zu Gold Nanopartikeln jüngst zusammengefasst und veröffentlicht [1]. Neben der Tatsache, dass die sehr kleinen Partikel eine erhöhte Toxizität zeigen, sind die negativ geladenen auch etwas wirksamer als die positiv geladenen (<3 nm). Die Goldpartikel werden über Vesikel in die Zellen aufgenommen, aber sie bleiben in diesen Vesikeln stecken und gelangen nicht in andere Organellen wie z.B. den Kern [1].

 

Gold Nanopartikel bilden nur stabile Suspension in physiologischen Medien, wenn sie beschichtet werden [5]. Daher muss auch der Einfluss dieser Beschichtungen auf einen möglichen Effekt in biologischen Systemen untersucht werden. In einer Studie zu diesem Thema wurden Nanostäbchen aus Gold eingesetzt, die prinzipiell keine Toxizität aufwiesen, egal wie lang die Stäbchen waren [3]. Wenn eine Giftigkeit nachgewiesen werden konnte, so konnte diese eindeutig auf freies Beschichtungsmaterial, eine chemische Verbindung mit dem Namen Cetyltrimethylammoniumbromid (CTAB) zurückgeführt werden. In der gleichen Studie wurde gezeigt, dass verschiedene Proteine des Zellmediums an die Goldpartikel gebunden haben, wodurch diese etwas grösser wurden und sich auch ihre Oberflächeneigenschaften änderten. So richtete sich die Ladung der Oberfläche ganz nach dem dort gebundenen Serumalbumin. Die Ergebnisse offenbarten, dass jede Form der Gold Nanostäbchen, egal welche Anfangsladung diese auf der Oberfläche hatten, nach dem Suspendieren die Ladung der dort gebundenen Proteine trugen und so auch in die Zellen aufgenommen wurden [3]. Dieser Effekt wurde auch bei anderen NPs z.B. Metalloxiden oder Kohlenstoff-basierten Nanopartikeln, wie z.B. Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNT), beobachtet [6,7].

 

In einem realitätsnahen in vitro Modell, ein dreifach-Zellkultursystem an der sogenannten “Luft-Flüssigkeits-Grenzschicht”, wurden ebenfalls keine negativen Effekte auf die Überlebensfähigkeit der Zellen gefunden, auch wenn diese in einer entzündlichen Umgebung gehalten wurden [4]. Nicht-funktionalisierte Goldpartikel der Größe 13–20 nm im Durchmesser zeigten keine akuten toxischen Nebenwirkungen.

Gold Nanopartikel verschiedener Größen wurden durch die behandelten Zellen immer gut aufgenommen, allerdings größenabhängig durch unterschiedliche Mechanismen. Allerdings geschah die Aufnahme immer über vesikuläre Prozesse [8]. Die behandelten Zellen erholten sich nachdem die Goldpartikel nach einer Behandlung wieder entfernt worden waren.

 

Literatur arrow down

  1. Alkilany, AM et al. (2010), J Nanopart Res, 12(7): 2313-2333.
  2. Pan, Y et al. (2007), Small, 3(11): 1941-1949.
  3. Alkilany, AM et al. (2009), Small, 5(6): 701-708.
  4. Brandenberger, C et al. (2010), Toxicol Appl Pharm, 242(1): 56-65.
  5. Gosens, I et al. (2010), Part Fibre Toxicol, 7(1): 37.
  6. Limbach, LK et al. (2007), Environ Sci Technol, 41(11): 4158-4163.
  7. Gasser, M et al. (2010), J Nanobiotechnology, 8 31.
  8. Mironava, T et al. (2010), Nanotoxicology, 4(1): 120-137.

 

 

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