Von Lotuseffect-Sprays bis Easy-to-Clean-Textilien: Mittlerweile kommen immer mehr Produkte, deren Wirkung auf Nanoteilchen beruht, auf den Markt. Abgesehen von ihren besonderen, nach Wunsch kreierten technischen Eigenschaften sind die Winzlinge der Nanotechnologie etwa so groß wie typische Biomoleküle und können deshalb - ähnlich wie Eiweißstoffe - von den Zellen aufgenommen werden. Wie allerdings der menschliche Körper auf das Eindringen solcher Nanopartikel reagiert, ist bislang nicht hinreichend bekannt. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert deshalb ein neues Verbundprojekt unter Leitung von Prof. Dr. Roland Stauber vom Universitätsklinikum Mainz, das die biologische Wirkung von Nanopartikeln untersuchen soll. Dabei wollen die Forscher herausfinden, ob und wie Nanoteilchen in eine Zelle gelangen und was sie dort auslösen.
Viele Nanoteilchen – zum Beispiel in Sprays oder im Feinstaub - verbreiten sich hauptsächlich über die Luft und könnten über die Epithelzellen, welche die Atemwege auskleiden, aufgenommen werden und auf diesem Weg letztendlich auch in den Blutkreislauf gelangen. „Deshalb konzentrieren wir uns auf Epithelzellen der Schleimhäute und des Lungen- bzw. Bronchialgewebes, die uns als realitätsnahe Modellsysteme dienen und vornehmlich in der Arbeitsgruppe von Prof. Charles James Kirkpatrick in Mainz bereits etabliert sind“, erklärt Stauber. „Um das Lungenmodell im Reagenzglas zu perfektionieren, wird zusätzlich in Zusammenarbeit mit Prof. Hans-Joachim Galla von der Universität Münster das so genannte Lungen-Surfaktant - also der biologisch komplexe aber lebenswichtige Feuchtigkeitsfilm auf der Oberfläche der Lungenzellen - in die Untersuchungen mit einbezogen.“
Im Rahmen des Projekts soll auch die Struktur derjenigen Nanoteilchen, die experimentell auf die Zellen losgelassen werden, genau bestimmt werden. Dazu wollen die Forscher zusammen mit Hochschuldozent Dr. Michael Maskos vom Institut für Physikalische Chemie der Universität Mainz die jeweiligen Nanopartikel durch einen physikalisch-chemischen Bar-Code genau charakterisieren und zusätzlich farblich markieren. „Alles in allem wollen wir durch die Zusammenarbeit verschiedener Arbeitsgruppen und fachlicher Disziplinen - die jeweils ihre ganz spezielle Expertise einbringen - das Lungenmodell im Reagenzglas möglichst realistisch nachstellen. Das dabei erzielte molekulare Verständnis der vielfältigen Wechselwirkungen von Nanopartikeln mit menschlichen Zellen soll auch für weitergehende biomedizinische Anwendungen zum Wohle der Patienten genutzt werden. Letztendlich hoffen wir eine abschließende Risikoabschätzung bezüglich der Verwendung von Nanopartikeln zu ermöglichen.“