MEM-Modul - Swiss Nano Cube

Folie 4 bis 7
Aufnahmewege
MEM-Modul / Gesamtversion
Beeindruckend und bedenklich zugleich ist die Fähigkeit von Nanopartikeln, in Regionen des
Körpers vorzustossen, wo körperfremde Stoffe durch spezielle Barrieren oder
Schutzmechanismen ferngehalten werden sollen. Eine solche Barriere ist die Blut-Hirn-
Schranke. Für die konnte gezeigt werden, dass bestimmte Nanopartikel sie überwinden
können. Was einerseits eine grosse Chance für die Medizin ist, wirft zugleich auch Fragen
bezüglich unerwünschter unvorhergesehener Auswirkungen von Nanopartikeln auf.
Damit Nanopartikel im Körper eine Wirkung entfalten können, müssen sie in genügender Zahl
an die entsprechende Stelle im Körper gelangen. Mehrere Aufnahmewege für Nanopartikel in
den Körper stehen dabei im Fokus: Über die Lunge, über die Haut und über den Magen-Darm-
Trakt. Ebenfalls untersucht wird die Aufnahme über den Riechnerv ins Gehirn.
Die Datenlage bezüglich der verschiedenen Aufnahmewege ist sehr unterschiedlich.
Insbesondere die Aufnahme von Nanopartikeln über den Magen-Darm-Trakt wurde erst wenig
untersucht und liefert kein klares Bild.
Lunge
Im Allgemeinen gilt die Lunge als das für die Aufnahme von Nanopartikeln kritisch-ste Organ.
Die extrem fein verästelten Lungenkanälchen mit den Lungenbläschen (Alveolen) bieten mit
über 140 m 2 eine enorme Expositionsfläche.
Eingeatmete Partikel, die kleiner als 2.5 µm sind, dringen bis in die alveolären
(gasaustauschenden) Strukturen der Lunge vor. Die Lunge verfügt zwar über wirksame
Mechanismen, um abgelagerte Partikel wieder zu entfernen (sog. Clearance-Mechanismen),
aber diese Mechanismen können bei dauerhafter, hoher Exposition überlastet werden.
An der Luft-Blut-Gewebeschranke findet der lebenswichtige Austausch von Sauerstoff und
Kohlenstoffdioxid zwischen der Atemluft und dem Blut statt. Studien am Menschen und am Tier
zeigen, dass nanoskalige Partikel in der Lage sind, diese dünne Luft-Blut-Gewebeschranke zu
überwinden und danach über den Blutkreislauf im Körper und in andere Organe verteilt werden
können. Verschiedene Übersichtsartikel fassen zusammen, dass es dabei zu
Entzündungsreaktionen in der Lunge und im Herz-Kreislauf-System kommen kann.
Haut
Die Haut bietet dem Körper eine wichtige Schutzfunktion gegenüber Umwelteinflüssen jeglicher
Art. Die Haut ist aus verschiedenen Schichten mit unterschiedlichen Funktionen aufgebaut: Die
äusserste Schicht, die Hornschicht, besteht aus abgestorbenen, sogenannt verhornten Zellen,
die auf mehreren Lagen von lebenden Zellen (Keimschicht) aufliegt. Die tieferen Schichten
werden von Blutgefässen und Nerven durchzogen. Deshalb ist es ein wichtigstes Kriterium, ob
Nanopartikel durch die Hornschicht hindurch in die lebenden Schichten der Haut und ins Blut
gelangen können.
In wissenschaftlichen Kreisen überwiegt die Einschätzung, dass in Sonnenschutzprodukten
eingesetzte Nanopartikel aus Titandioxid und Zinkoxid die gesunde, unbeschädigte Haut nicht
durchdringen. Im Gegensatz dazu wurde festgestellt, dass bestimmte, sehr kleine Nanopartikel
(Quantum Dots) tiefer in die Haut eindringen können.
Noch Klärungsbedarf besteht, ob die Haut allenfalls bei Krankheiten oder mechanischer
Belastung (Beugung, Dehnung) für Nanopartikel durchlässig wird. Beschädigte oder verletzte
Haut ist für Nanopartikel durchlässig.
Magen-Darm-Trakt
Nur wenige Studien haben die Verteilung und Ausscheidung von nanoskaligen Materialien über
den Magen-Darm-Trakt untersucht. Die meisten kommen zu dem Ergebnis, dass Nanopartikel
im Wesentlichen ohne langen Aufenthalt über den Stuhl aus dem Körper ausgeschieden
werden.
Prinzipiell können nanoskalige Teilchen mit Nahrungsmitteln, Wasser oder Medikamenten oder
aus verschlucktem Schleim aus der Lunge aufgenommen werden. Die schnelle Ausscheidung
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