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In vitro Untersuchungen zur toxikologischen und immunmodulatorischen Wirkung nanoskaliger Wolframcarbidpartikel

Trahorsch, Ulrike - Universität Leipzig (2011)


Inhalative Partikel können gesundheitsschädigende Wirkungen im Respirationstrakt ausüben. Für Hartmetallstäube aus Wolframcarbidcobaltpartikeln wurden in epidemiologischen Studien Zusammenhänge mit dem Auftreten einer chronisch fibrotischen Lungenerkrankung aufgezeigt, der Hard Metal Lung Disease (HMLD). Zur Aufklärung ihrer Pathogenese wurden die biologischen Effekte mikroskaliger Wolframcarbidpartikel erforscht. Seit einigen Jahren werden zunehmend Pulver zur Herstellung von Hartmetall verwendet, deren Partikel Durchmesser im Nanometerbereich aufweisen. In der vorliegenden Arbeit wurden daher in vitro die Effekte nanoskaliger Wolframcarbidpartikel an humanen Zellen untersucht. Dabei wurden Partikelsuspensionen mit unterschiedlichen Partikelgrößen und -zusammensetzungen verglichen.

Beurteilt wurden die Aufnahme der Partikel in die Zellen, ihre toxikologische Wirkung und inflammatorische Mediatoren, die die exponierten Zellen als Reaktion auf die Partikel sezernierten. In Bezug zur Exposition durch Inhalation wurden eine Lungenepithelzelllinie, eine Monozytenzelllinie und primäre mononukleäre Zellen aus dem Blut untersucht. Es zeigte sich, dass die beobachteten Effekte sowohl partikelspezifisch als auch zelltypspezifisch variierten. Dabei wurden die Partikel in alle Zelltypen aufgenommen mit den stärksten Internalisierungsraten in humanen primären Monozyten.

Die Wolframcarbidcobalt-Partikel wirkten im Allgemeinen am stärksten vitalitätsmindernd. Alle Partikelarten bewirkten in primären Monozyten eine stark erhöhte Produktion von Zytokinen und Chemokinen. Untersuchungen zum Mechanismus der Partikeleffekte wiesen auf die Beteiligung reaktiver Sauerstoffspezies hin. Es konnten in der vorliegenden Arbeit bestehende Erkenntnisse zur Toxizität von Wolframcarbidcobaltpartikeln bestätigt werden und Hinweise auf die Beeinflussung biologischer Effekte durch verschiedene Partikelgrößen und Oberflächeneigenschaften von Nanopartikeln gefunden werden.


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