Wechselwirkung zwischen Silbernanopartikel und Mucus im humanen Intestinalmodell

Nanopartikel werden mittlerweile in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet, einschließlich Kosmetika, Pharmazeutika, Lebensmittel und Kleidung. Viele der Produkte werden dabei mit Silbernanopartikeln imprägniert. Als biozide Substanz wird Nano-Silber unter anderem im medizinischen Bereich genutzt und findet sich zum Beispiel in Wundauflagen und Wundpflastern. Die antimikrobiellen Eigenschaften von Silber macht Silbernanopartikel außerdem attraktiv für den Einsatz in der Lebensmittelverpackung und zur Reinigung von Wasser. Da die genauen zellulären Wege für Silbernanopartikel im menschlichen Organismus nicht genau bekannt sind, sind Komplikationen nach längerem Gebrauch der Silbernanopartikel nicht auszuschließen. Durch orale Gabe von kolloidalem Silber, gelangen die Silbernanopartikel über den Weg der Verdauung in den Dünndarm. Die intestinale Mukosa bildet dabei eine biologisch wichtige Barriere zwischen dem Organismus und den schädigenden Faktoren im intestinalen Lumen. Im Rahmen dieser Arbeit sollte Wirkung der unterschiedlich beschichteten Silbernanopartikel auf den Mucus untersucht werden. Zunächst erfolgten lichtmikroskopische Beobachtungen der HT29-MTX Zellen nach Inkubation mit unterschiedlich beschichteten Silbernanopartikeln, unverdaut und verdaut mit Nahrungsmittelrepräsentanten und den Silberionen. Die zellbiologischen Tests ergaben keine toxische Wirkung der Silbernanopartikel AgPure, AgTannin, AgPVP und AgPAS, der Beschichtungen und der Silberionen in dem eingesetzten Konzentrationsbereich. Aufgrund von morphologischen Veränderungen bei AgPAS verdaut mit Nahrungsmittelrepräsentanten wurden Viabilitätsuntersuchungen mit der intestinalen Ziellinie HT29-MTX durchgeführt, um eine toxische Wirkung von AgPAS verdaut mit Nahrungsmittelrepräsentanten bei der eingesetzten Konzentration auszuschließen. Die Viabilitätsuntersuchungen ergaben eine toxische Wirkung der Nahrungsmittelrepräsentanten in dem eingesetzten Konzentrationsbreich. Weiterhin wurde die Genexpression von Muc-Genen mittels Real-time PCR gemessen. Dabei war die Expression des Muc5B-Gens nach 48 h Exposition mit 20 μg/ml AgPAS und AgTannin erhöht. Bei Muc13 und Muc17 dagegen war die Expression reprimiert nach Inkubation mit AgPure und AgPVP bei Muc13 und mit AgPure bei Muc17 nach 48 h Inkubationsdauer. Um die Aufnahme und Auswirkungen von Silbernanopartikeln auf die HT29-MTX und Caco-2 Zellen zu untersuchen, wurden die Zellen in einer Co-Kultur in einem Transwell®- System über 21 Tage kultiviert. Die Barrierefunktion wurde anhand des transepithelialen elektrischen Widerstandes (TEER) und Papp quantifiziert. Durch die Trennung des Well in einzelne Kompartimente war es möglich die transportierte Menge an Silber durch die Membran mittels GF-AAS zu messen. Dabei wurde festgestellt, dass kein Silber im basolateralen Kompartiment nachweisbar war. Somit erfolgte kein Transport des Silbers über die intestinale Mukosabarriere und den Zellmonolayer der Caco-2 Zellen. Der Vergleich zwischen der Co-Kultur aus Caco-2 und HT29-MTX Zellen und der Caco-2 Monokultur zeigte keinen Einfluss von dem Mucus auf den Transport der Silbernanopartikel.