Gold-Nanopartikel wurden in einer Reihe von Zell-Linien und Organismen hinsichtlich ihrer Aufnahme und Toxizität untersucht. Übereinstimmend zeigt sich, dass diese Partikel in Zellen und Organismen aufgenommen werden können, jedoch nicht oder nur wenig toxisch sind.

 

Wasserflöhe nehmen ihre Nahrung durch Filtrieren von Wasser auf. Enthält diese Wasser Gold-Nanopartikel, so sind diese bereits nach kurzer Zeit im Darm der Tiere nachweisbar. Jedoch werden sie nicht aus dem Darm in die umliegenden Gewebe aufgenommen. Werden die Flöhe anschließend in Partikel-freiem Wasser gehalten, so werden die Partikel durch den Darm transportiert und wieder ausgeschieden [1]. Nur sehr hohe Konzentrationen lösten eine Sterblichkeit in Wasserflöhen aus, die Fortpflanzung und Embryoentwicklung wurde durch nanoskaliges Gold nicht beeinflusst [2]. Allerdings wurde beobachtet, dass die Partikel am Panzer der Tiere anhafteten und sowohl das Schwimmverhalten, als auch die Häutungsrate beeinflussen.

 

Gold-Nanopartikel (3, 10, 50 und 100 nm) wurden nachweislich in Embryonen des Zebrafisches aufgenommen, führen jedoch weder zu Fehlbildungen noch zu erhöhter Sterblichkeit [3]. Gold-Nanopartikel mit einer Größe von ca. 12 nm können durch Poren, die auch für den Transport anderer Stoffe genutzt werden, in das Innere von Zebrafischembryonen gelangen [4]. Der Partikeltransport erfolgt dabei passiv und konzentrationsabhängig, d.h. je mehr Partikel sich in der Umgebung des Embryos befinden, umso höher ist die Konzentration im Embryo. Die Aufnahme geht einher mit einer geringen Erhöhung der Sterblichkeit im Vergleich zur Kontrolle, sowie einer ebenfalls sehr gering erhöhten Zahl von Fehlbildungen der sich entwickelnden Fische.

In Gold-Nanopartikel-exponierten Leberzellen der Regenbogenforelle wurde die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies beobachtet. Diese hatten allerdings keinen Einfluss auf die Vitalität der Zellen. Gold-Nanopartikeln und Gold-Ionen in gleichen Konzentrationen zeigten jedoch gleiche Wirkungen auf die Zellen. Dies zeigt, dass vermutlich nicht die nanopartikuläre Form, sondern das Element Gold die Effekte hervorruft. Eine gleichzeitige Exposition mit gelösten organischen Materialien, wie sie in normalen Oberflächengewässern vorkommen, veränderte die Wirkung der Nanopartikel nicht [5].

 

Miesmuscheln reicherten Gold-Nanopartikel fast ausschließlich in ihren Verdauungsdrüsen an. Außerdem lösten die Partikel oxidativen Stress in den Drüsen, nicht jedoch in den Kiemen und dem Mantelgewebe, aus [6]. Diese Ergebnisse wurden für zwei verschiedene Partikelgrößen bestätigt (~5 und ~13 nm) [7]. Für eine weitere Muschelart, die Körbchenmuschel, wurden ähnliche Befunde beschrieben [8].

 

In einer Studie mit Bakterien, Gurken- und Salatpflanzen zeigten 10 nm große Gold-Nanopartikel keine toxischen Effekte [9]. Für das verwendete Lösungsmittel waren wesentlich stärkere Effekte zu beobachten als für die Nanopartikel allein. Gold-Nanopartikel konnten das Wachstum von Salatpflanzen auch positiv beeinflussen, nach 15-tägiger Exposition war eine Erhöhung des Sprosswachstums zu beobachten [10]. Amin-beschichtete Goldnanopartikel hafteten an der Oberfläche von Algen-Zellen an, in der Folge war eine konzentrationsabhängige Wachstumsreduzierung um 20–50 % zu beobachten. In die Algenzellen wurde jedoch keine Partikel aufgenommen [8].

 

Mit nanoskaligem Gold behandelte Leuchtbakterien nahmen die Partikel auf und zeigten eine Abnahme ihrer Leuchtkraft [11]. Die Änderung dieses Parameters wird mit einer Verlangsamung des Zellstoffwechsels, nicht jedoch mit einer erhöhten Sterblichkeit begründet. Keinerlei Einfluss auf das bakterielle Wachstumsverhalten wurde für mit Polyethylenglykol (PEG) beschichtete Goldnanopartikel (30 nm) beobachtet [12]. Die Anzahl von Mikroorganismen im Boden wurde durch Goldnanopartikel verringert, allerdings nur in sehr geringem Ausmaß [10].

 

Zusammenfassend waren durch nanoskaliges Gold trotz einer Aufnahme in die Zellen oder den Darm vieler Organismen nur geringe toxische Effekte zu beobachten. Im Vergleich der untersuchten Organismen reagierten Algen am sensitivsten auf eine Exposition mit Goldnanopartikeln.

 

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  1. Lovern, SB et al. (2008), Nanotoxicology, 2(1): 43-48.
  2. Li, T et al. (2010), Anal Bioanal Chem, 398(2): 689-700.
  3. Bar-Ilan, O et al. (2009), Small, 5(16): 1897-1910.
  4. Browning, LM et al. (2009), Nanoscale, 1(1): 138-152.
  5. Farkas, J et al. (2010), Aquat Toxicol, 96(1): 44-52.
  6. Tedesco, S et al. (2010), Aquat Toxicol, 100(2): 178-186.
  7. Tedesco, S et al. (2010), Comp Biochem Physiol C Toxicol Pharmacol, 151(2): 167-174.
  8. Renault, S et al. (2008), Gold Bulletin, 41(2): 116-126.
  9. Barrena, R et al. (2009), Chemosphere, 75(7): 850-857.
  10. Shah, V et al. (2008), Water, Air, and Soil Pollution, 197(1-4): 143-148.
  11. Zheng, HZ et al. (2010), Anal Sci, 26(1): 125-128.
  12. Williams, DN et al. (2006), J Nanobiotechnology, 4 3.

 

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