Nanotoxikologie und Sicherheit

Die einzigartigen physikochemischen Eigenschaften, die Nanomaterialien für verschiedene Anwendungen attraktiv machen, begründen auch ihr Potenzial für schädliche biologische Wirkungen. Die Nanotoxikologie untersucht, wie diese Eigenschaften – darunter Größe, Form, Oberflächenchemie, Ladung und Löslichkeit – die Wechselwirkung mit lebenden Organismen beeinflussen. Ein zentrales Anliegen ist die Fähigkeit von Nanopartikeln, sich nach Kontakt mit ihnen durch Einatmen, Verschlucken oder Hautkontakt im Körper zu verteilen. Ihre geringe Größe ermöglicht es ihnen, normale physiologische Abbaumechanismen wie die Phagozytose durch Makrophagen in der Lunge zu umgehen und empfindliche Organe und Gewebe zu erreichen, die vor größeren Partikeln geschützt sind.

Once inside the body, nanoparticles can induce toxicity through several mechanisms. One of the most studied is the generation of reactive oxygen species (ROS), leading to oxidative stress. The high surface area of nanoparticles provides a large interface for catalytic reactions that can produce free radicals, which in turn can damage cells by oxidizing proteins, lipids, and DNA. Another mechanism is inflammation, where the immune system recognizes the nanoparticles as foreign invaders, triggering a persistent inflammatory response that can lead to chronic disease. Furthermore, some nanomaterials, particularly fibrous ones like certain types of Kohlenstoff-Nanoröhrchen, have been compared to asbestos due to their high aspect ratio, raising concerns about carcinogenicity. The field aims to understand these mechanisms to establish dose-response relationships, identify hazardous materials, and guide the development of safer nanomaterials and handling protocols to mitigate risks for workers, consumers, and the environment.