Bewertung der mit Nanopartikeln verbundenen Risiken in medizinischen Anwendungen
Die Nanomedizin wird zunehmend in Anwendungen wie der Wirkstoffabgabe in Arzneien und bei der Diagnose eingesetzt und zeigt vielversprechende Ergebnisse in verschiedenen Bereichen, einschließlich der Onkologie, der Kardiologie sowie der Immunologie. Die wachsende Beliebtheit von Nanobiomaterialien (NBM) wirft jedoch auch Fragen nach deren möglichen nachteiligen Auswirkungen auf die Umwelt nach ihrer Ausscheidung und Freisetzung auf. Ein am EU-finanzierten BIORIMA-Projekt beteiligtes Team von Forschern untersucht diese Fragen. Die Forscher haben kürzlich die potenziellen Risiken untersucht, die mit polymeren und anorganischen NBM, wie sie bei der Wirkstoffabgabe in Arzneien eingesetzt werden, verbunden sind. Ihre Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Journal of Nanobiotechnology“ veröffentlicht. „Veröffentlichte ökotoxikologische Daten wurden nach fünf polymeren Nanobiomaterialien [Chitosan, Polylactid (PLA), Polyacrylnitril (PAN), Polyhydroxyalkanoaten (PHA) und Polymilchsäure-Co-Glycolsäure (PLGA)] und einem anorganischen Nanobiomaterial [Hydroxylapatit (HAP)] durchsucht, um die Umweltgefahren für Süßwasser und Boden mithilfe einer Metaanalyse zu bewerten.“ Die Ökotoxikologie konzentriert sich auf die Beziehung zwischen den Ergebnissen menschlicher Aktivitäten und deren Auswirkungen auf biologische Organismen, insbesondere auf der Ebene von Bevölkerung, der Kommunen, des Ökosystems und der Biosphäre. Die Studie besagt weiter: „Für PLA, PHA und PLGA wurden keine veröffentlichten Daten zur Ökotoxizität gefunden, und daher konnte keine Gefährdungsbeurteilung durchgeführt werden.“ Die Schlussfolgerung der Autoren lautet: „Im Vergleich zu anderen gängigen Schadstoffen ist selbst das empfindlichste der ausgewählten Nanobiomaterialien, Chitosan, weniger toxisch als technisch hergestellte Nanomaterialien wie Nano-ZnO und Nano-Ag, einige gängige Antibiotika, Schwermetalle oder organische Schadstoffe wie Triclosan. Nach dem derzeitigen Kenntnisstand stellen die in dieser Arbeit behandelten Nanobiomaterialien daher nur eine geringe oder keine Umweltgefährdung dar.“
Mangel an verlässlichen Schätzungen
Nanomaterial wird definiert als ein Material mit mindestens einer äußeren Abmessung zwischen 1 nm – einem Milliardstel Meter – und 100 nm oder mit inneren Strukturen von 100 nm oder weniger. Anorganische Nanomaterialien wie Gold-Nanopartikel (Au) werden in der medizinischen Bildgebung oder bei der Erkennung und Behandlung von Krebs eingesetzt, während Silber-Nanopartikel (Ag) als Beschichtungen für Dauerkatheter, antibakterielle Wirkstoffe, Wundauflagen, orthopädische Implantate und Gerüste in der Gewebetechnologie verwendet werden. Andere Anwendungen von Nanopartikeln umfassen biomedizinische Bildgebung, photothermische Therapie sowie Biosensorik und Wirkstoffträger bei der Antibiotikaabgabe. „Für die meisten Nanobiomaterialien sind bisher keine verlässlichen Schätzungen über die Menge der freigesetzten Partikel vorhanden“, sagt Prof. Bernd Nowack, Mitautor der Studie. In derselben Pressemitteilung des BIORIMA-Projektpartners Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt sagt Prof. Nowack weiter: „Derzeit kann man davon ausgehen, dass Nano-Gold in medizinischen Anwendungen keine Probleme verursacht.“ Die Studie zeigt, dass Chitosan in seiner konventionellen Form in Süßwasser toxischer ist als in seiner Nanoform. „Damit lag das Nano-Polymer mit dem Ausmaß seiner Schadwirkung auch deutlich hinter konventionellen Medikamenten, die in die Umwelt gelangen, etwa Antibiotika oder Schmerzmittel. Das andere Nano-Polymer PAN und das mineralische HAP schnitten sogar noch günstiger ab“, heißt es in der Pressemitteilung. Prof. Nowack fügt hinzu: „Diese Substanzen sind im Wasser quasi als nicht toxisch einzustufen.“ In derselben Pressemitteilung wird betont, dass „es allerdings für Nano-Silber aussieht, das in der Medizin für seinen antibakteriellen Effekt geschätzt wird. In der Biosphäre wirkt das anorganische Nanomaterial ebenfalls giftig auf Mikroorganismen, die allerdings wichtig für die Balance in einem Ökosystem sein können.“ Das laufende BIORIMA-Projekt (BIOmaterial RIsk MAnagement) zielt darauf ab, ein Rahmenwerk für das integrierte Risikomanagement für den sicheren Umgang mit NBM zu entwickeln, die in fortschrittlichen therapeutischen Arzneimitteln und Medizinprodukten verwendet werden. BIORIMA-Partner hoffen auch auf die Bereitstellung eines webbasierten Supportsystems zur Entscheidungsfindung, mit dessen Hilfe das Risiko-Nutzen-Profil von NBM-Produkten beurteilt werden kann. Weitere Informationen: BIORIMA-Projektwebsite
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