Intrazellulärer Transport von Nanopartikeln
In diesem Projekt wurden mittels einer zu diesem Zeitpunkt einmaligen stereologischen Methode die Wechselwirkungen von verschiedenen Gold-Nanopartikeln mit menschlichen Lungenzellen untersucht. So erforschte die Gruppe bspw. den Einfluss der Oberflächeneigenschaften der Nanopartikel auf die Aufnahme in die und die Verteilung innerhalb der Zelle.
Im Jahre 2009 wurde eine Methode zur kontrollierten Vernebelung (Aerosolisierung) von Nanopartikeln weiterentwickelt. Mittels eines dreidîmensionalen Zellkulturmodells des menschlichen Lungenepithels in Kombination mit der neuen ALICE konnte ein System etabliert werden, das die Gefahren eingeatmeter Aerosole messen kann. (ALICE ist der Vorläufer kommerziell erhältlichen VitroCell Cloud™, siehe dort). In diesem Projekt wurden mittels einer zu diesem Zeitpunkt einmaligen stereologischen Methode die Wechselwirkungen von verschiedenen Gold-Nanopartikeln mit menschlichen Lungenzellen untersucht. So erforschte die Gruppe bspw. den Einfluss der Oberflächeneigenschaften der Nanopartikel auf die Aufnahme in die und die Verteilung innerhalb der Zelle.
Die integrierte Quartzwaage in der ALICE erlaubt die exakte Dosimetrie der deponierten Partikel ebenso wie die Kontrolle der Expositionszeit, Agglomeration und Oberflächencharakteristika (beispielsweise coating)
Die beobachtete Verteilung in der Zelle entsprach nicht dem Zufallsprinzip, was für aktive Transportmechanismen spricht.
AfR steuerte 11’000 Schweizer Franken für Geräte und Reisekosten bei. Eine Kollaboration mit dem Helmholtz-Zentrum in München half, das System zu optimieren und damit die Prinzipien des Ersatzes und der Reduktion von Tierversuchen in der Toxikologie zu unterstützen. Gleichzeitig wurden die Anwendungsmöglichkeiten der ALICE ausgebaut.
Diese Arbeit war ein wichtiger Teil der Doktorarbeit von Frau Dora Christina Brandenberger und auch hochrelevant für das akademische Fortkommen von Frau Prof. Rothen die zu diesem Zeitpunkt die Gruppe leitete.
Die ALICE wird bis heute in der Arbeitsgruppe von Frau Prof. Rothen für diverse nationale und internationale Projekte genutzt. Die Arbeitsgruppe hat ihren Sitz nun am Adolphe Merkle Institut, Universität Freiburg, Schweiz.
Publikationen
Müller L, Gasser M, Raemy DO, Herzog F, Brandenberger Ch, Schmid O, Gehr P, Rothen-Rutishauser B, and Clift MJD. Realistic Exposure Methods for Investigating the Interaction of Nanoparticles with the Lung at the Air-Liquid Interface In Vitro. Insciences J 1(1): 30-64 (2011).
Wick P, Clift MJ, Rösslein M, Rothen-Rutishauser B. A Brief Summary of Carbon Nanotubes Science and Technology: A Health and Safety Perspective. ChemSusChem 4(7):905-11 (2011)
Lehmann AD, Daum N, Lehr CM, Bur M, Gehr P, Rothen-Rutishauser B. An in vitro triple cell co-culture model of the human alveolar epithelial barrier including primary alveolar epithelial cells. Eur J Pharm Biopharm 77: 398-406 (2011).
Brandenberger Ch, Clift MJD, Vanhecke D, Mühlfeld Ch, Stone V, Gehr P, Rothen-Rutishauser B. Intracellular imaging of nanoparticles: Is it an elemental mistake to believe what you see? Part Fibre Toxicol, 7(1):15 (2010).
Brandenberger Ch, Mühlfeld C, Zulqurnain A, Lenz AG, Schmit O, Parak WJ, Gehr P, Rothen-Rutishauser B. Quantitative evaluation of cellular uptake and trafficking of gold nanoparticles with different surface coatings. Small, 6(15):1669-78 (2010).
Brandenberger C, Rothen-Rutishauser B, Mühlfeld C, Schmid O, Ferron GA, Maier KL, Gehr P, Lenz AG. Effects and uptake of gold nanoparticles deposited at the air-liquid interface of a human epithelial airway model. Toxicol Appl Pharmacol 242(1):56-65 (2010).
Dissertation Dora Christina Brandenberger, Interaction of engineered nanoparticles with the respiratory epithelium in vitro: Cellular uptake and effects, Graduate School for Cellular and Biomedical Sciences University of Bern (2010).