Aluminiumoxid-Partikel agglomerieren stark, bilden also größere "Partikelhaufen". Sie sind in dieser Form für Zellen wenig toxisch.

 

Untersuchungen mit Al-, Al2O3- und AlOOH- (Böhmit)-Partikeln zeigten, dass diese Partikel zu starken Verklumpungen, also zu Agglomeraten neigen. Diese Agglomerate können in die Zellen aufgenommen werden, sind aber stets in Vesikeln, also nicht frei in den Zellen und praktisch nie im Zellkern zu finden [2,3,4,6].

Untersuchungen an menschlichen Lungenzellen zeigten, dass Al2O3 geringe schädliche Effekte auf die Zellteilung und Zellvitalität hat, dass selbst bei sehr hohen Dosen keine für die Zellen schädlichen Sauerstoffradikale (ROS) auftraten [7].

Aluminiumoxid (Al2O3), das z.B. in orthopädischen Keramiken Verwendung findet, wurde auch auf Genotoxizität hin untersucht. Eine erbgutschädigende Wirkung trat nur in sehr geringem Ausmaße nach Zugabe sehr hoher Dosen auf. Dabei wirken Aluminiumoxid-Fasern eher genotoxisch als nano- oder mikroskalige Partikel [1]. Aluminium Partikel sind giftiger als Aluminiumoxid-Partikel [4]. Nur in sehr hoher Dosierung vermindert Al2O3 die Funktion der Mitochondrien (erst bei 200 µg/ml Verminderung der Mitochondrien-Funktion um 15 %), und führt bei einem Teil der Zellen den (programmierten) Zelltod herbei [5,6].

Im Projekt NanoCare wurde Böhmit, ein Aluminiumoxihydroxid (AlOOH) untersucht. Dabei wurde für die humane Lungenzelllinie A549 eine Schwellenkonzentration von mindestens 50 µg Partikeln pro Quadratzentimeter Zellrasen bestimmt. Erst ab dieser Konzentration (LOEL) und einer Behandlung über 72 h wurde beobachtet, dass die Zellen in Stress versetzt und Entzündungsmarker produziert wurden. Wurde AlOOH niedrig dosiert verwendet, konnten bei verschiedenen Zelllinien unterschiedlicher Herkunft keine Effekte ausgelöst werden [2]. Experimente zur Mobilität von Nanopartikeln über Zellbarrieren (wie z.B. die Luft-Blut Barriere in der Lunge) legten dar, dass Böhmit nicht durch die Zellen hindurch geht. Die Barrierefunktion der Zellen wird durch die Partikel nicht beeinflusst.

Mit Hilfe des sogenannten Vektor-Models, das einige der elementaren Zelleffekte abbildet [8], konnten Partner des NanoCare-Projektes zeigen, dass unter allen getesteten Materialien AlOOH zu den Partikeln mit geringer Toxizität zählt. Eine Konzentration von 60-120 µg Partikeln pro 106 Fresszellen (damit sind die Zellen schon völlig überladen) führte eine Schädigung der Zellen herbei, wobei auch bei dieser hohen Dosis keine schädlichen Sauerstoffradikale (ROS) in den Zellen detektiert wurde [2]. Eine Schädigung durch realitätsnahe Dosen an Al-Partikeln ist nicht zu erwarten.

 

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  1. Tsaousi, A et al. (2010), Mutat Res, 697(1-2): 1-9.
  2. NanoCare 2009, Final Scientific Report, ISBN 978-3-89746-108-6. (PDF-Dokument, 19 MB).
  3. Monteiro-Riviere, NA et al. (2010), J Appl Toxicol, 30(3): 276-285.
  4. Wagner, AJ et al. (2007), J Phys Chem B, 111(25): 7353-7359.
  5. Jeng, HA et al. (2006), J Environ Sci Health A Tox Hazard Subst Environ Eng, 41(12): 2699-2711.
  6. Simon-Deckers, A et al. (2008), Toxicology, 253(1-3): 137-146.
  7. Kim, I-S et al. (2010), J Nanosci Nanotechnol, 10(5): 3453-3458.
  8. Bruch, J et al. (2004), Int J Hyg Environ Health, 207(3): 203-216.

 

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