Nanotechnologie Künstliche Nanopartikel beeinflussen die Herzfrequenz

Welchen Einfluss Nanopartikel auf die Gesundheit haben und mit welchen Mechanismen sie im Körper wirken ist bisher kaum bekannt. Ein Team aus Wissenschaftlern der Technischen Universität München (TUM) und des Helmholtz-Zentrums München wies erstmals direkte Auswirkungen ausgewählter künstlicher Nanopartikel auf Herzfrequenz und Rhythmus nach.

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München – Angesichts der steigenden Nachfrage nach künstlichen Nanopartikeln in Medizin und Industrie ist es für Hersteller wichtig zu wissen, wie die Teilchen Körperfunktionen beeinflussen, und mit welchen Mechanismen sie dies tun – eine Frage, zu der es bislang kaum Erkenntnisse gibt. Zwar stellen Studien an Herzpatienten bereits seit Jahrzehnten eine schädliche Wirkung von Feinstaub aus der Luft auf das Herz-Kreislaufsystem fest, doch ob die Schäden direkt durch die Nanopartikel ausgelöst werden oder indirekt, zum Beispiel durch Stoffwechselprozesse oder Entzündungsreaktionen, ließ sich nicht feststellen. Die Reaktionen des Körpers sind hierzu zu komplex.

Langedorff-Herz wird als Detektor genutzt

An einem so genannten Langendorff-Herz, einem isolierten, mit Nährlösung als Blutersatz durchspültem Nagetier-Herz, konnten Wissenschaftler des Helmholtz Zentrums München und der TU München erstmals nachweisen, dass künstliche Nanopartikel eine deutlich messbare Wirkung auf das Herz haben. Als die Forscher das Herz einer Reihe gängiger künstlicher Nanopartikel aussetzten, reagierte es auf bestimmte Typen der Partikel mit einer erhöhten Frequenz, Rhythmusstörungen und veränderten EKG Werten, wie sie für Herzerkrankungen typisch sind. „Wir nutzen das Herz als Detektor“, erklärt Professor Reinhard Nießner, Direktor des Instituts für Wasserchemie und Chemische Balneologie der TU München. „Auf diese Weise kann man prüfen, ob ein Nanopartikel eine Wirkung auf die Herzfunktion ausübt. So etwas gab es vorher noch nicht.“

Mit dem neuen Modell-Herz können die Wissenschaftler außerdem feststellen, über welchen Mechanismus die Nanopartikel die Herzfrequenz beeinflussen. Dazu hatten sie den Versuchsaufbau Langendorffs so erweitert, dass die Lösung, die das Herz einmal durchflossen hat, wieder in den Kreislauf zurückgeführt wird. Auf diese Weise können die Forscher Botenstoffe, die das Herz ausschüttet, anreichern und so die genauen Reaktionen des Herzens auf die Nanoteilchen nachvollziehen.

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