ICONS – Integrierte Teststrategie für die mechanistische Abschätzung der Respirations-toxizität funktionalisierter mehrwandiger Kohlenstoffröhren (MWCNT)
Das ERA-NET SIINN-Projekt ICONS wird von der Universität Leuven (BE) koordiniert und zusammen mit den Partnern Universität Babes-Bolyai (RO), Universität North Carolina (USA) sowie dem Fraunhofer ITEM (D) durchgeführt.
ICONS wird eine Reihe von relevanten in vitro- und in vivo-Toxizitätstests anwenden, um Toxizitätsmechanismen der Wirkung von mehrwandigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen (MWCNT) und deren Faktoren besser zu verstehen.
Die Strategie wird für eine Modifikation (Oberflächenfunktionalisierung) an MWCNT entwickelt, wobei die Untersuchung zweier kritischer gesundheitlicher Risiken von MWCNT (Lungenfibrose und Gentoxizität) im Fokus stehen. Ausgewählte mehrwandigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen mit unterschiedlicher Art und Grad der Funktionalisierung, die alle aus der gleichen Charge MWCNT (Nanocyl NC7000) abgeleitet werden, werden mittels einer gemeinsamen experimentellen Strategie mit vier Schwerpunkten untersucht:
- umfassende Charakterisierung physikalisch-chemischer Eigenschaften der ursprünglichen und funktionalisierten mehrwandigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen
- Verwendung breit gefächerter in vitro-Tests, mit denen Proben auf das Auslösen pro-fibrogener oder gentoxischer Reaktionen veglichen werden können & Ableitung mechanistische Schlussfolgerungen
- Oro-pharyngeale Applikation in vivo in Ratten und Mäusen, um relevante und aussagekräftige MWCNT-Kandidaten zu identifizieren
- 28-Tage in vivo-Inhalationsstudie in Ratten zur Validierung im Hinblick auf die Vergleichbarkeit in vitro vs. in vivo sowie zur Charakterisierung der Gefährdung und der Dosis-Wirkung.
Zusätzlich wird die Biopersistenz bestimmt, die ein sehr wichtiger Faktor für die chronische Atemwegstoxizität darstellt. Sie erfolgt parallel mit der oro-pharyngealen Applikation und der Inhalationsstudie, um Ähnlichkeiten zu identifizieren und eine Korrelation zwischen diesen Bioassays abzuleiten.
Untersuchungen von funktionalisierten MWCNT in künstlichen Körperflüssigkeiten über eine bestimmte Zeit geben Aufschluss über die Stabilität und strukturelle Veränderungen an der Oberfläche der MWCNT in solchen Medien. Diese Daten werden mit den Biopersistenz- und Toxizitätsdaten korreliert.
Insgesamt wird ICONS einander ergänzende Techniken und wissenschaftliche Kompetenz zusammenbringen, die erheblich das mechanistische Wissen und die Sicherheitstests von Nanomaterialien fördern werden.
