Mikro- und Nanoplastik aus dentalen Restaurationsmaterialien: Untersuchungen zu zellbiologischen Effekten

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Olga Polydorou; Professor Dr. Pascal Tomakidi
• Fachliche Zuordnung: Zahnheilkunde; Mund-, Kiefer- und Gesichtschirurgie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 467572288

Im Kontext Nano-Sicherheitsforschung gewinnt der Aspekt Biowirksamkeit von Nanoplastik auch aus gesundheitspolitischer Sicht aktuell zunehmend an Bedeutung. Bisher existieren keine Ergebnisse zu zellbiologischen Effekten von Mikroplastik-(MP) und Nanoplastik- (NP) Partikeln aus dentalen Restaurationsmaterialien auf Expositions-relevante Zielzellen, unter anderem den epithelialen Keratinozyten der Gingiva (HGK). Vor diesem bisher noch ungeklärten Hintergrund ist die Hypothese des Antrags, dass MP- und NP-Partikel sowie daraus generierte Eluate aus zahnärztlichen Restaurationsmaterialien biologische Effekte auf HGK ausüben und dass diese Effekte sich in einer Modulation so wichtiger Zellfunktionen wie der (i) Proliferation und (ii) Differenzierung sowie (iii) der Entzündung manifestieren. Zur Testung dieser Hypothese werden durch zahnärztliche Schleifprozesse aus Restaurationsmaterialien generierten MP- und NP Partikel zunächst in ihrer Größenverteilung und chemischen Zusammensetzung bestimmt und anschließend so aufbereitet, dass sie in verschiedenen Größenfraktionen und Konzentrationen sowie für unterschiedliche Expositionszeiten zusammen mit von den aus ihnen abgeleiteten Eluaten auf Monolayer-Kulturen von HGK gegeben werden können. Die Interaktion der MP- und NP-Partikel mit den HGK wird mittels konfokaler Laserscan-Mikroskopie (CLSM) und Raster-Elektronenmikroskopie (REM) analysiert. Die Auswertung der Modulation der Zellfunktionen wird anhand etablierter, standardisierter Methoden zur zellulären Lokalisation, zur Quantifizierung der Gen- und Proteinexpression sowie zur Aktivierung/Phosphorylierung Zellfunktions-relevanter Biomarker Moleküle erfolgen. Durch den Einsatz spezifischer Inhibitoren und spezifischer siRNA wird die Rolle des jeweiligen Signalmoleküls für die expositionsbedingte Modulation der zu untersuchenden Zellfunktion aufgeklärt. Erkenntnisse zur Identifizierung solcher bisher noch unbekannter zellbiologischen Effekte können von großem Nutzen sein, zukünftig die Wirkung von MP- und NP-Partikeln und deren Eluate aus dentalen Restaurationsmaterialien auf die Funktion von Zellen und damit die Physiologie von Geweben des menschlichen Körpers besser verstehen und dadurch besser einschätzen zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen