Metalloxidnanopartikel gewinnen eine zunehmend größere Bedeutung aufgrund ihres immer weiter reichenden Einsatzes in verschiedensten Produkten. Somit steigt auch die Wahrscheinlichkeit für den Menschen mit derartigen Partikeln in Berührung zu kommen. Deswegen ist eine Untersuchung der Toxizität derartiger Substanzen unumgänglich, um ein Risikoassessment durchführen zu können. Methoden: Die Zellkultivierung der A549 Zellen erfolgte in RPMI supplementiert mit 10% FKS. Alle Toxizitätstests wurden mit mit FKS supplementiertem Medium und mit RPMI ohne FKS durchgeführt. Zu verschiedenen Zeitpunkten wurden die Zellvitalität mit Hilfe des MTT-Tests und das Auftreten von Apoptose und Nekrose mit Hilfe des Annexin-V-Propidiumiodid-Assays bestimmt. Weiterhin wurde die Ausschüttung der proinflammatorischen Zytokine Interleukin-1, TNF-α, Eotaxin und MCP-1 durch die Zellen in Zytokin-ELISAs untersucht. Ergebnisse: Zinkoxid Nanopartikel führen zu einer Verringerung der Zellvitalität und lösen überwiegend Nekrosen der verwendeten A549 Zellen aus. Ceroxid Nanopartikel wirken nicht zytotoxisch und lösen weder Apoptose noch Nekrose aus.:0 Referat 1 1 Einleitung 7 1.1 Nanotechnologie – Nutzen und Gefahren 7 1.2 Toxizitätsuntersuchungen von Nanopartikeln 10 1.3 Zielstellung 12 2 Wissenschaftlicher Hintergrund 14 2.1 Eintrittspforten von Nanopartikeln 14 2.1.1 Eintrittspforten von Nanopartikeln in den Organismus 14 2.2 Biologische Reaktionen auf Zellschädigungen 14 2.2.1 Zellzyklus und Wachstumshemmung 14 2.2.2 Apoptose 15 2.2.3 Nekrose 18 2.2.4 Entzündung 20 2.3 Physiko-chemische Eigenschaften von Nanopartikeln im Hinblick auf ihre Wechselwirkung mit Zellen und Organismen 23 2.4 Biologische Wirkungen von Nanopartikeln 28 3 Materialen 33 3.1 Geräte 33 3.1.1 BD FACSCalibur 33 3.1.2 Tecan Infinite Reader M200 35 3.1.3 Sonstige Laborausrüstung 36 3.1.4 Verbrauchsmaterialien 37 3.2 Zellen 38 3.3 Chemikalien 38 3.3.1 Nanopartikel 38 3.3.2 Chemikalien für Zellkultur 39 3.3.3 Sonstige Chemikalien und Kits 39 4 Methoden 41 4.1 Zellkultivierung von A549 41 4.2 Zellaussaat für Versuchsansätze 42 4.3 Nanopartikelpräparation 43 4.3.1 Begriffsbestimmung Ultraschallbehandlung 43 4.3.2 Herstellung der Nanopartikelstammlösungen 43 4.3.3 Nanopartikelpräparation mit FKS 43 4.3.4 Nanopartikelpräparation ohne FKS 44 4.4 Nanopartikelexposition 46 4.5 MTT-Test 46 4.5.1 Theoretische Grundlagen 46 4.5.2 Labortechnische Durchführung 47 4.6 Annexin-V/Propidiumiodid-Assay 47 4.6.1 Prinzip der Annexin-V/Propidiumiodid-Färbung 47 4.6.2 Labortechnische Durchführung 49 4.6.3 Datenauswertung 49 4.7 Zytokin-ELISAs 52 4.7.1 Prinzip eines Enzyme-Linked-Immunsorbent-Assay (ELISA) 52 4.7.2 Labortechnische Durchführung der Zytokin-ELISAs 54 4.8 Statistische Auswertung 55 5 Ergebnisse 56 5.1 Dispergierung der Nanopartikel 56 5.2 Nanotoxizität von Zinkoxid 57 5.2.1 Nanotoxizität von Zinkoxid in Anwesenheit von FKS 57 5.2.2 Nanotoxizität von ZnO in Abwesenheit von FKS 63 5.3 Nanotoxizität von Ceroxid 72 5.3.1 Nanotoxizität von Ceroxid in Anwesenheit von FKS 72 5.3.2 Nanotoxizität von Ceroxid in Abwesenheit von FKS 76 6 Schlussfolgerungen und Diskussion 82 6.1 Herstellung homogener Nanopartikeldispersionen 82 6.2 Zinkoxid Nanopartikel wirken zytotoxisch auf A549 Zellen 85 6.3 Die Abwesenheit von FKS im Medium verstärkt die Effekte der ZnO NP 88 6.4 Die primäre und sekundäre Partikelgröße von ZnO-NP hat keinen Einfluss auf ihre Zytotoxizität 89 6.5 Ceroxid Nanopartikel wirken nicht zytotoxisch 90 6.6 Spezifisches Gefährdungspotential von Nanomaterialien 92 7 Erklärung über die Eigenständige Abfassung der Arbeit 96 8 Lebenslauf 97 9 Danksagung 98 10 Anhang 99 10.1 Abkürzungsverzeichnis 99 10.2 Abbildungsverzeichnis 100 10.3 Literaturverzeichnis 102