NanoMED – Toxikologische Charakterisierung von Nanomaterialien für die diagnostische Bildgebung in der Medizin
Die Aufgabenstellung des Projekts NanoMED beinhaltete die Erfassung der internen Exposition von neuartigen (magnetischen) Nanopartikeln, die spezifisch für den Einsatz bei bildgebenden Verfahren der Medizin, Computertomographie (CT) und Magnet-Resonanz-Tomographie (MRT) entworfen wurden. Besonders berücksichtigt wurden hierbei auch die Expositionswege über die Blut-Plazenta-Schranke (BPS) und Blut-Hirn-Schranke (BHS) für in vitro und in vivo Expositionsszenarien. Da auf regulatorischer Ebene keine spezifischen Standard-Tests zur Untersuchung der Toxikologie von Nanopartikeln existierten, sollten die eingesetzten Modellsysteme systematisch für eine breite und standardisierte Anwendung validiert werden.
Im Arbeitsprogramm wurden folgende Punkte untersucht:
- Systematische Bestimmung ausschlaggebender Nanopartikel Parameter
- Entwicklung eines Sets von Referenzpartikeln
- Wechselwirkungen von Nanopartikeln mit der Blut-Plazenta- (BPS) und Blut-Hirn Schranke (BHS) in in vitro und in vivo Versuchen
- Ermittlung von Struktur-Wirkungs-Beziehungen & Dosis-Wirkungs-Beziehungen
- Risikobewertung der Nanopartikel
- Korrelation von in vitro– und in vivo-Tests
- Validierung der zentralen Testsysteme
- Erstellung von Standardarbeitsanweisungen (SOPs)
- Entwicklung eines Datenbankformates
Es wurden Nanopartikel mit Eisen-, Gold- und Silberkernen mit verschiedenen Hüllen hergestellt. Daraus wurden Nanopartikel identifiziert, die auf Grund ihrer physikalischen, chemischen und ihrer bildgebenden Eigenschaften besonders geeignet sind für die Anwendung in biologischen Systemen. Mit Hilfe dieser Partikel wurde ein qualitätsgesichertes Testsystem für die Bewertung der Toxizität aufgebaut, Standardarbeitsanweisungen entwickelt und Referenzpartikel definiert. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurden in vitro und in vivo biologisch relevante Barrieren mit den Nanopartikeln konfrontiert und die Effekte mit physikalischen, chemischen und immunhistochemischen Verfahren gemessen. Dabei konnte gezeigt werden, dass in vitro toxische Effekte mit den in vivo Befunden korrelierten und bezüglich verschiedener Spezifikationen vorhersagbar sind. Diese Erkenntnisse führen zu deutlichen Fortschritten auf dem Weg zu optimierten Nanopartikeln für bildgebende Verfahren in der Medizin. Die erhobenen umfassenden Daten zu den Nanopartikeln sind in einer im Rahmen des Projektes entwickelten Datenbank niedergelegt und werden in die projektübergeordnete Wissensbasis Nanomaterialien – DaNa eingefügt.
