Mit Toxinen beladene Nanopartikel gelangen über die Haut in den Körper

Nanoplastik gelangt auch über die Haut in den Körper. Forschende aus den USA zeigen, wie Meereswasser-exponierte Partikel mit Immunzellen der Haut interagieren.

Die extrem geringe Größe macht Nanoplastik zu einem neuen Forschungsgegenstand in Langzeitstudien zu Gesundheitsrisiken. Dr. Wei Xu von der Texas A&M University (USA) untersucht derzeit, wie sich die Partikel unter marinen Bedingungen verändern und dabei chemische oder organische Substanzen adsorbieren. „Wenn Partikel in die Umwelt freigesetzt werden, können sie mit vielen verschiedenen Materialien in Kontakt kommen, die ihre Oberflächen verändern – darunter Proteine, Chemikalien oder Toxine“, erläutert Xu. „Während die meisten Menschen daran denken, was geschieht, wenn Nanoplastikpartikel verschluckt werden, richtet sich unser Fokus darauf, wie sie über die Haut in den Körper gelangen könnten – und was sie dabei möglicherweise transportieren.“

Partikel umgehen Abwehrmechanismen der Zellen

Wie Xu und sein Team in einer aktuellen Veröffentlichung im „Journal of Hazardous Materials“ zeigten, können Nanoplastikpartikel mit Umweltbeschichtungen bestimmte Abwehrmechanismen der Haut auf mikroskopischer Ebene umgehen. „Wir fanden heraus, dass diese Partikel bevorzugt in bestimmten intrazellulären Bereichen akkumulieren und dabei offenbar das Entsorgungssystem der Zellen umgehen, das sie sonst eliminieren würde“, so Xu. „Sie verhalten sich, als trügen sie eine Art Tarnbeschichtung, die ihren Verbleib in der Zelle verlängert.“

Auch wenn die langfristigen gesundheitlichen Auswirkungen von Nanoplastik im Körper noch unklar sind, betont Xu, dass die Haut ein zentrales Zielorgan für das Eindringen solcher Partikel sein könnte – und dass Umweltbedingungen deren Eigenschaften entscheidend verändern können. „Nanoplastikpartikel stellen per se ein Risiko dar“, sagt Xu. „Doch wir müssen ebenso verstehen, welche Rolle diese Umweltbeschichtungen spielen, sobald sie in den Organismus gelangen.“

Forschung mit „Real-World-Partikeln“

Um den Einfluss umweltveränderter Partikel auf die Haut zu untersuchen, stellte das Team eigene Nanoplastik-Kügelchen her und inkubierte sie in Meerwasser. „Es gibt zwar kommerzielle Anbieter für Nanoplastikpartikel, doch diese waren nie echten Umweltbedingungen ausgesetzt“, erklärt Xu. „Wir verwendeten daher Meerwasser aus der Nähe von Corpus Christi und ließen die Partikel ein bis zwei Wochen darin interagieren.“

Anschließend analysierten die Forschenden die neu gebildeten Beschichtungen auf den Partikeln und prüften, wie diese in kultivierte Hautzellen eindringen. Frühere Studien mit unbehandelten Nanoplastikpartikeln hatten bereits gezeigt, dass sie Immunreaktionen auslösen können. „Bemerkenswert war, dass Partikel mit Umweltbeschichtungen deutlich besser der zellulären Abwehr entgehen konnten“, so Xu.

Standardisierung der Forschung mit Nanoplastik

Xus Arbeiten verdeutlichen, dass die Interaktion von Haut und umweltveränderten Nanopartikeln komplexer ist als bisher angenommen. „In dieser Studie konzentrierten wir uns auf Beschichtungen aus Proteinen“, sagt Xu. „Aber was passiert bei Algenblüten oder in Überschwemmungsgebieten, wenn Partikel mit weiteren Toxinen in Kontakt kommen? Diese Wechselwirkungen sind bislang kaum erforscht.“

Selbst wenn Strategien gefunden werden, um das Eindringen bestimmter Partikeltypen zu verhindern, könnten sich Umweltbedingungen langfristig verändern. „Was, wenn sich die Umwelt in zehn oder zwanzig Jahren völlig verändert und die Partikel andere Beschichtungen aufweisen? Dann müssen wir möglicherweise immer wieder neue Strategien entwickeln, um sie zu kontrollieren“, betont Xu. Ein zentrales Anliegen ist daher die Standardisierung der Forschung zu Nanoplastikpartikeln, um vergleichbare Ergebnisse zu ermöglichen. „Unsere Studierenden fanden in der Literatur teils widersprüchliche Resultate zu denselben Partikeln, weil Umweltbeschichtungen dort gar nicht berücksichtigt wurden“, sagt Xu. „Für belastbare Erkenntnisse brauchen wir mehr methodische Einheitlichkeit.“

Als nächsten Schritt plant das Team die umfassende Charakterisierung aller in Meerwasser gebildeten Beschichtungstypen. „Andere Arbeitsgruppen haben uns bereits nach weiteren Beschichtungen außer den Proteinen gefragt“, sagt Xu. „Das ist aufwendig, aber entscheidend, um das gesamte Ausmaß des Problems zu verstehen.“ (ins)