Nanomaterialien in Lebensmitteln – toxikologische Eigenschaften und Risikobewertung
Nanomaterials measure below 100 nm in size in at least one dimension. In general, organic and inorganic nanoparticles can be distinguished. In addition, nanosized structures may differ substantially with regard to their shape, chemical composition and physical properties. They may originate either from natural processes or can be manufactured intentionally. The possible specific toxicological properties of nanoparticles that might be based on their enhanced reactivity due to an increased surface-to-volume ratio, as compared to larger particles, or which might result from preferential uptake in cells and tissues, are the subject of current toxicological research. Consumers are exposed to nanomaterials via the oral route by foodstuffs containing naturally formed, unknowingly incorporated or intentionally added nanoparticles. In the course of this work, an overview of the occurrence of nanomaterials in foodstuffs, including the legal definition and labeling requirements, will be given. Furthermore, specific characteristics of the oral uptake of nanomaterials will be presented alongside challenges for experimental investigation of gastrointestinal uptake and the effects of nanoscaled particles. These will be discussed in relation to potentially relevant toxicological properties and modes of action. Despite a plethora of available experimental studies, there are still knowledge gaps with regard to the exposure against orally ingested nanoparticles and with regard to possible toxicological consequences of such particles in order to allow for accurate risk assessment of the materials in foodstuffs and food packaging.
Nanomaterialien weisen in mindestens einer Dimension Ausmaße von unter 100 nm auf. Grundsätzlich werden organische und anorganische Nanopartikel unterschieden. Nanoskalige Strukturen können sich außerdem in ihrer Form, der chemischen Natur und den physikalischen Parametern stark unterscheiden und sowohl auf natürlichem Wege entstehen als auch bewusst technisch hergestellt werden. Gegenstand aktueller toxikologischer Forschung sind mögliche spezielle toxikologische Eigenschaften von Nanopartikeln, die auf einer, im Vergleich zu größeren Partikeln erhöhten Reaktivität infolge eines vergrößerten Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen oder aus einer bevorzugten Aufnahme in Zellen und Gewebe resultieren könnten. Verbraucher können durch Lebensmittel über die orale Aufnahmeroute gegenüber Nanomaterialien exponiert sein, die natürlich entstanden, unbeabsichtigt hineingelangt oder bewusst zugesetzt wurden. Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Überblick über das Vorkommen von Nanomaterialien in Lebensmitteln sowie über deren gesetzliche Definition und Kennzeichnungspflicht gegeben werden. Des Weiteren werden spezifische Charakteristika der oralen Aufnahme von Nanomaterialien besprochen und Herausforderungen bei der experimentellen Untersuchung der gastrointestinalen Aufnahme und Wirkung von nanoskaligen Partikeln zusammen mit möglichen toxikologisch relevanten Eigenschaften und Wirkmechanismen beleuchtet. Ungeachtet einer Vielzahl von verfügbaren experimentellen Studien bestehen noch Wissenslücken hinsichtlich der Exposition gegenüber oral aufgenommener Nanopartikel sowie hinsichtlich möglicher toxischer Wirkungen solcher Partikel. Diese müssen geschlossen werden, um die Risikobewertung solcher Materialien in Lebensmitteln und ihren Verpackungen zu ermöglichen.
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