Interaction of engineered metal nanoparticles and porcine gametes

Der Einsatz von Nanotechnologie in Konsumgütern, Lebensmitteln, technischen Anwendungen und in der Medizin nimmt stetig zu. Die besonderen Eigenschaften von Nanomaterialien können vorteilhaft genutzt werden, aber sie stellen auch ein Risiko dar. Trotz der intensiven Forschung im Bereich Nanotoxikologie gibt es bisher nur wenig aussagekräftige und allgemeingültige Informationen. Vor allem der Einfluss von Nanomaterialien auf die Reproduktion ist noch nicht hinlänglich bekannt. Das Ziel dieser Arbeit war die Interaktion von Nanopartikeln und Gameten vom Schwein zu untersuchen. Die eingesetzten Nanopartikel wurden aus Gold, Silber, Gold-Silber-Legierung, Nickel-Titan-Legierung oder Chrom-Nickel-Eisen-Legierung hergestellt. Diese Nanopartikel wurden dem Medium während der In-vitro-Reifung von Schweineeizellen zugesetzt oder mit ejakulierten Eberspermien inkubiert. Anschließend wurde der Einfluss der Nanopartikel auf die Eizellreifung und Motilität, Membranintegrität und Morphologie von Spermien untersucht. Außerdem wurde mithilfe von Konfokalmikroskopie das Aufnahmeverhalten an Kumulus-Eizell-Komplexen geprüft. Goldnanopartikel haben die Spermien und Eizellen nicht beeinflusst, obwohl die Nanopartikel in großer Zahl in das Zytoplasma der Eizellen vorgedrungen sind. Zuvor beschriebene Effekte auf die Spermienmotilität konnten durch Umhüllen der Nanopartikel mit bovinem Serumalbumin verhindert werden. Auch die Nickel-Titan- und Chrom-Nickel-Eisen-Nanopartikel hatten keinen Einfluss auf die untersuchten Parameter. Die Nanopartikel mit Silberanteil haben die Spermienvitalität nicht beeinflusst, aber ein Silberanteil von über 60% führte zu einer signifikanten Reduzierung der Eizellreifung. Zusammenfassend wurde festgestellt, dass Nanopartikel die Entwicklung und Vitalität von Gameten beeinflussen können. Es wurde gezeigt, dass nicht nur das Ausgangsmaterial der Nanopartikel für deren Effekt verantwortlich ist, sondern auch Liganden, Partikelgröße und Konjugationsmethode eine Rolle spielen. Eizellreifung und Spermienvitalität haben sich als Screening-Methode für die Effekte von Nanopartikeln bewährt. Außerdem bot das Testsystem die Möglichkeit die Interaktion von Nanopartikel und Zellen zu untersuchen.