A4F-SAXS Online Kopplung zur Größenfraktionierung und Analyse von Eisenoxidnanopartikeln und anschließender Untersuchung der Zytotoxizität an Caco-2 Zellen

Nanopartikel, die in Lebensmitteln zum Einsatz kommen, sind als neuartige Lebensmittelzutaten zulassungsbedürftig. Im Rahmen des Genehmigungsverfahrens nach der Novel Food Verordnung müssen sie umfassend toxikologisch bewertet werden. Die meisten kommerziell erhältlichen Nanopartikel sind jedoch nicht direkt für toxikologische Untersuchungen geeignet, da sie meist zuerst redispergiert, deaggregiert und aufgrund ihrer meist hohen Polydispersität, nach Größen getrennt werden müssen, um sauber charakterisiert werden zu können. Erst dann sind weitere Untersuchungen hinsichtlich ihrer Toxizität aussagekräftig, da Eigenschaften wie die Reaktivität und Bioverfügbarkeit selbst im Bereich von einem bis 100nm stark variieren können.Es soll gezeigt werden, dass die Online-Kopplung von Asymmetrischer Fluss-Feldflussfraktionierung (A4F) mit Kleinwinkelröntgenstreuung (SAXS) eine geeignete Methode ist, um aus polydispersen Nanopartikelsuspensionen wohl charakterisierte Partikel mit definierter Größe und Form zu gewinnen, die in in vitro Studien eingesetzt werden können, um die Effekte von Nanopartikeln auf Zellmodelle zu testen.In der hier vorgestellten Arbeit wurden Polyphosphat stabilisierte Eisenoxidnanopartikel mittels A4F-SAXS nach Größe getrennt, hinsichtlich Form und Größe charakterisiert und an der humanen Colonkarzinomzelllinie Caco-2 getestet. Es wurden sphärische Partikel mit einem Radius von 17±2nm in Konzentrationen von je 5, 10, 25, 50 und 100µg/mL verwendet. Nach 24, 48 und 72h wurde die Zellviabilität mittels Cell Titer Blue Assay und die Zellzahl mittels DAPI Färbung ermittelt. In Abhängigkeit von der Konzentration und Zeit konnte ein Abfall der Zellzahl im Vergleich zu Mediumkontrolle beobachtet werden, während die Stoffwechselaktivität zunächst anstieg und mit zunehmender Behandlungsdauer abfiel.Diese Methodik liefert detaillierte und gut vergleichbare Ergebnisse und kann für beliebige Systeme suspendierter Nanopartikel eingesetzt werden.