Titanium Dioxid
Rolle der Immunotoxizität von nano-Titanium-Dioxid in der Pathologie von Infektionskrankheiten
Projektlink: (CIG) Projekt CIG PCIG-13GA-2013-618152 “TiTOXPATH”
Die steigende Nutzung von Nanotechnologie hat das Risiko des menschlichen Kontakts mit Nanopartikeln und deren Interaktion mit dem Immunsystem erheblich gesteigert, wodurch möglicherweise die Wirtsantwort auf Infektionen gefährden sein könnte. Daher ist es dringend nötig die funktionellen immunologischen Konsequenzen einer chronischen Exposition mit Nanopartikeln zu bestimmen.
Ein Mangel dieses Wissens könnte potentielle Bemühungen zur Prävention, Diagnostik und Behandlung von Infektionskrankheiten bei Menschen, deren Immunantwort möglicherweise durch Exposition mit Nanopartikeln beeinflusst ist, vereiteln.
Das Ziel der geplanten Studien ist, sowohl die genetische und angeborene Immunantwort der neutrophilen Zellen von Zebrafischen auf die Exposition mit nano-TiO2, als auch die funktionellen Konsequenzen für die Wirtsantwort auf krankheitserregende Pathogene zu bestimmen.
Die Hypothese ist, dass die Exposition mit nano-TiO2
1) Messbare Veränderungen in der Transkriptom-Antwort von Leukozyten und der Funktion der Neutrophilen hervorruft
2) Morbidität und Mortalität bei mit Zebrafischen steigert die Pathogenen ausgesetzt sind
Die Begründung für die geplante Forschung ist, dass Erkenntnisse der nano-TiO2-abhängigen Veränderungen der Immunantwort des Wirtes auf Pathogene eine bessere Risikoeinschätzung im Bezug auf die chronische Exposition mit Nanopartikeln aus Metalloxiden erlauben.
Die Relevanz der Forschung für das Gesundheitswesen wird durch den Fakt, dass Nanoprodukte sich in der Umwelt schnell akkumulieren und dadurch ihr Potential negative gesundheitliche Effekte proportional steigt gezeigt; jedoch bleibt der Beitrag ökologisch relevanter Dosen von Nanopartikeln zur Modulation der Pathologie von Infektionskrankheiten unklar.
Die geplante Forschung ist bedeutend, da erwartet wird, dass das mechanistische Verständnis der biologischen Aktivität nanometallischer Oxide und deren chronisch-toxisches Potential steigt und uns die Einschätzung der Sicherheit nano-metallischer Oxide erlaubt.
Durch die Einbindung von Herrn Univ-Prof. Palić in das wissenschaftliche Gemeinschaftsnetz der EU, wird die Möglichkeit sowohl die Zusammenarbeit als auch den Wissenstransfer von den USA nach Deutschland beizubehalten und auszuweiten, stark verbessert.
TITANIUM DIOXIDE – THE SILENT KILLER: FINDING THE RELEVANT BIOLOGICAL TARGET FOR EXPOSURE CHARACTERIZATION AND RISK ASSESSMENT OF NANOPARTICLES TOXICITY IN FISH MODEL
Projektlink: (CIG) project CIG PCIG13-GA-2013-618006 "FishTiO2"
Die nano-ökotoxikologische Forschung wird von der Europäischen Kommission unterstützt und gefördert.
2005 wurde der Aktionsplan “Nanosciences and nanotechnologies: An Action Plan for Europe 2005–2009” angenommen (Europäische Kommission, 2004). Die Europäische Kommission sieht die dringende Notwendigkeit neuer wissenschaftlicher Experimente, die quantitative Daten zur Toxikologie und Ökotoxikologie von Nanomaterialien liefern und die eine Risikoeinschätzung dieser Materialien erlauben.
2006 hat das Chemicals Committee der OECD eine spezielle Arbeitsgruppe zu künstlich hergestellten Nanopartikeln (WPMN= Working Party on Manufactured Nanoparticels) gegründet. Eines der Nanomaterialien auf der Prioritätenliste der WPMN ist Titanium-Dioxid (TiO2).
Titanium-Dioxid Nanopartikel (nano-TiO2) sind, durch den raschen Anstieg der durch Menschen verursachten Einbringung in die Umwelt, aus ökotoxikologischer Sicht am bedeutendsten. Geschätzt liegt die Umweltkonzentration von nano-TiO2 in Wasser zwischen 0,7 und 24,5 ng/ml.
Gegenwärtig sind aqua-ökotoxikologische Tests auf nano-TiO2 nicht ausreichend für die Risikoabschätzung, da bei diesen Testmethoden aquatische Organismen in Wasser suspendiertem nano-TiO2 ausgesetzt werden. Zwar kann nano-TiO2 über Kiemen und Haut aquatischer Tiere aufgenommen werden, jedoch ist die absorbierte Menge, verglichen mit der über die Nahrung aufgenommenen Menge, unbedeutend. Basierend auf unserer vorangegangenen Forschung (Jovanovich et. al. 2011, Jovanovich&Palic 2012) haben wir nano-TiO2 als potentes Immunotoxin klassifiziert.
Es gibt keine vorherigen Studien, die einen synergistischen Effekt von nano-TiO2 während einer zusätzlichen Belastung mit pathogenen Bakterien untersucht haben.
Daher schlagen wir eine multidisziplinäre Herangehensweise vor, die Immunoassays, Toxikologiestudien mit zeitgleicher bakterielle Belastung, makroskopische pathologische Untersuchungen des Gehirns der Leber und der Nieren und next generation deep gene sequenzing vereint um die toxikologischen Effekte und relevante biologische Zielorte im Organismus durch akute Belastung mit nano-TiO2 über die Nahrung zu bestimmen.
Solche Studien werden Regulierungsbehörden seit langem erwartete relevante ökotoxikologische Daten zur Risikobestimmung liefern.