Eisenoxid-Nanopartikel für den oralen Transport von Medikamenten
Die Zahl der Anwendungen von Eisenoxid-Nanopartikeln in der Medizin nimmt stetig zu. Verschiedenste Sicherheitsaspekte, vor allem jene, welche die orale Aufnahme von Partikeln betreffen, müssen allerdings noch abgeklärt werden, bevor diese Anwendungen vollständig etabliert werden. Eine kürzlich veröffentliche Studie untersuchte die Auswirkungen einer oralen, chronischen Exposition von Küken gegenüber Eisenoxid-Nanopartikel. Die bisherigen Resultate weisen darauf hin, dass die Anwendung einer geringen Dosis FeNP zum Transport von Medikamenten im Körper unbedenklich ist.
Eisenoxid-Nanopartikel (FeNP) bieten eine Vielzahl von Anwendungen in der Medizin, beispielsweise für den Transport von Medikamenten im Körper. Die Veränderung von synthetisch hergestellten Nanopartikeln, im Falle der vorliegenden Studie eine Magnetisierung, ermöglicht die gezielte Freisetzung von Medikamenten im Zielgewebe. Die Verbreitung solcher Anwendungen nimmt sehr schnell zu. Es liegen jedoch kontroverse Resultate über die gesundheitlichen Wirkungen von FeNP vor. Einige davon deuten auf die mögliche Toxizität und Bioverfügbarkeit von FeNP im Körper hin. Aus diesem Grund ist es unerlässlich, dass Sicherheitsaspekte abgeklärt werden, bevor der Gebrauch von FeNP in der Medizin zur Praxis wird. Das Ziel der dazu veröffentlichten Studie war es deshalb, Klarheit in diese Angelegenheit zu bringen und die genauen Absorptionswege von FeNP im Magendarmtrakt zu verfolgen.
Für die Studie wurden Küken als Versuchstiere eingesetzt. Diese wurden in drei Gruppen unterteilt, welche mit drei unterschiedlichen Futterzusammensetzungen gefüttert wurden. Die erste Gruppe erhielt Futter mit Eisenzusatz, die zweite Gruppe erhielt Futter, welchem eine geringe Dosis (< 300 mg kg-1) FeNP zugesetzt war und die dritte Gruppe diente als Kontrollgruppe, die gar kein Eisen erhielt. Nach einer Eingewöhnungszeit, in der alle Küken gleich gefüttert wurden, folgte eine 14-tägige Fütterungsphase, in der die drei Gruppen ihre unterschiedlichen Mahlzeiten erhielten. Danach wurden Blutproben genommen und die Küken wurden gewogen. Daraufhin wurden Gewebeproben aus dem Dünndarm, der Leber und der Milz entnommen. Zusätzlich wurden während der Fütterungsphase die Ausscheidungen der Tiere gesammelt.
Analysiert wurde dann die akkumulierte Menge Eisen im Organgewebe und in den Exkrementen, welche mit der Eisenmenge und -art in der Nahrung verglichen wurde. Ausserdem wurde künstlich ein dem Magendarmtrakt ähnliches Milieu geschaffen, in welchem der Abbau der FeNP zu Fe(II) und dessen Aufnahme in den Blutkreislauf simuliert wurde. Dabei wurde auch die Zellwand des Duodenums auf Veränderungen in der Morphologie untersucht. Zum Schluss führten die Autoren eine Analyse der Effekte von FeNP auf die Genexpression anhand der DNA des Darmgewebes durch.
Aufgrund der FeNP-Zugabe wurden keine Hinweise auf toxische Effekte, wie zum Beispiel erhöhte Sterblichkeit oder eine Störung in der Gewichtszunahme, entdeckt. Ebenfalls konnte keine Akkumulation von Eisen in der Milz und der Leber nachgewiesen werden. Der Hauptteil der FeNP wurde in den Exkrementen gefunden. Ausserdem fand man eine sehr geringe Löslichkeit der FeNP im simulierten Magendarmtrakt und nur wenige Fe(III)-Ionen, welche aus dem Abbau der Partikel hervorgingen. Zusätzlich wurde bei den Tieren, welche FeNP erhielten im Vergleich zur Kontrollgruppe keine vermehrte Ansammlung von Eisen im Dünndarm gefunden. Hingegen fand bei der Gruppe die mit dem Eisenzusatz gefüttert wurde eine Akkumulation statt. Dies ist keine Überraschung, da dieser Eisenzusatz andere Ionen (Fe(II)) abgibt, welche bekanntermassen gut löslich sind. Die Anzahl der roten Blutkörperchen sowie weitere hämatologische Parameter zeigten ebenfalls keine Veränderung aufgrund der FeNP-Zugabe. Die Analyse des Duodenum-Epithels zeigte ausserdem keine signifikante Beeinträchtigung der Gewebeoberfläche. Es konnte jedoch nachgewiesen werden, dass der gelöste Anteil der FeNP bioverfügbar ist und damit vom Gewebe aufgenommen werden kann.
Damit liefert diese Studie einen ersten Hinweis auf die Sicherheit der Verwendung einer geringen Dosis FeNP für diese medizinischen Anwendung.
Quelle: IOPScience (2015)
Studie: Chamorro, S. et al. Safety assessment of chronic oral exposure to iron oxide nanoparticles, Nanotechnology (26), (2015).
Bildquelle: Adapted from Fir0002 (Wikimedia Commons)