Toxikologische Bewertung von Bariumsulfat-Nanopartikeln an verschiedenen Zellkulturmodellen der humanen Lunge

Abstract

Technisch hergestellte Nanomaterialen (NM), wie Bariumsulfat-Nanopartikel (BaSO4-NP), finden eine breite und zunehmende Anwendung in verschiedenen Bereichen von Industrie, Kosmetik und Medizin. Sie können während ihres Lebenszyklus auch in die Umwelt gelangen. In der vorliegenden Arbeit wurde die toxikologische Wirkung von BaSO4-NP auf verschiedene Zellkulturmodelle der humanen Lunge, wie die Zelllinie BEAS-2B, die primären Zellkulturen des Bronchus und der peripheren Lunge sowie Miniorgankulturen des Bronchus und der peripheren Lunge untersucht. Weiterhin wurde das in-vitro-Modell der Miniorgankulturen charakterisiert und auf seine Eignung als Langzeitkulturmodell geprüft. Insgesamt konnte gezeigt werden, dass BaSO4-NP moderate Auswirkungen auf die verschiedenen Zellkulturmodelle haben. Die Miniorgankulturen zeigten über einen Zeitraum von bis zu drei Monaten eine stabile metabolische Aktivität. Eine zelluläre Veränderung konnte jedoch bereits nach etwa vier Wochen beobachtet werden.

Engineered nanomaterials (NMs), such as barium sulfate nanoparticles (BaSO4-NP), are widely and increasingly used in various fields of industry, cosmetics and medicine. They can also enter the environment during their life cycle. In the present study, the toxicological effect of BaSO4-NP on different cell culture models of human lung, such as BEAS-2B cell line, primary cell cultures of bronchus and peripheral lung as well as miniorgan cultures of bronchus and peripheral lung, was investigated. Furthermore, the in vitro model of the miniorgan cultures was characterized and tested for its suitability as a long-term culture model. Overall, BaSO4-NP were shown to have moderate effects on the different cell culture models. The miniorgan cultures showed stable metabolic activity over a period of up to three months. A cellular change could already be observed after about four weeks.