Siliziumdioxid ist Gegenstand vieler Untersuchungen seit vielen Jahrzehnten gewesen und ist nun als „Nanopartikel“ wieder ins Blickfeld geraten. Je nach Zelltyp und je nach Kristallstruktur des Siliziumdioxids fallen die Reaktionen auf diese Partikel unterschiedlich aus [1].

 

Siliziumdioxid (SiO2) kann entweder amorph oder kristallin vorliegen. Konsum-Produkte enthalten meist die amorphe Form. Synthetisierte Partikel sind ebenfalls meist amorph, wohingegen nanoskaliges kristallines SiO2 durch Zermahlen von grobem Quarz entsteht. Generell werden nach heutigem Wissensstand Nanopartikel aus amorphem Siliziumdioxid eher als unbedenklich eingestuft [2].

Kristalline Partikel zeigen jedoch in verschiedenen Studien deutliche Effekte, u.a. schädigen diese die DNA der Zellen. In Zellkultur zeigen verschiedene Zelltypen vor allem dann zelltoxische Reaktionen (z.B. verminderte Zellgesundheit, defekte Zellmembranen bis hin zum Zelltod), wenn sehr hohe, unrealistische Dosen an amorphen SiO2 Partikeln auf die Zellen gegeben werden. Je höher die Dosis und je kleiner die Partikel, desto stärker der Effekt.

Weitere Studien belegen, dass Siliziumdioxid in relevanter Dosis keine signifikanten Effekte zeigt und nicht toxisch ist [7,8]. Unter relevanter Dosis versteht man eine Konzentration bzw. Dosis, die unter Umständen auch im lebenden Organismus erreicht werden kann, also nicht absolut unwahrscheinlich ist. In einer anderen Studie konnten nur nach sehr hoher Gabe an Partikeln auch hier Entzündungsmarker detektiert werden. Dabei wurde beobachtet, dass die Partikel sich in Vesikeln der Zellen anreichern, aber ansonsten keine Strukturänderungen in den Zellen verursachen [8].

 

Ergänzend zu einfachen Kultursystemen mit nur einer Zelllinie, werden komplexe, sogenannte Kokultursysteme verwendet. Mit Hilfe solcher Systeme kann die in vivo Situation im Körper besser dargestellt werden, weil das Zusammenspiel der Zellen simuliert wird. In solchen Systemen konnte gezeigt werden, dass die Kokultur sensitiver auf SiO2 reagiert als die Monokulturen. Das zeigt, dass eine Kommunikation zwischen verschiedenen Zellen stattfindet, die u.U. solche Effekte verstärken kann [9,10]. Werden SiO2 Partikel in niedriger Dosierung eingesetzt, sind sie nicht toxisch. Dieser positive Effekt wird auch für in vivo Gentransfer-Studien genutzt, in denen SiO2 als Transporter verwendet wird, um Gene z.B. in Lungen von Mäusen einzuschleusen [11].

 

 

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