@phdthesis{Moratin2020,
  author    = {Moratin, Helena Anne},
  title     = {Mechanismen Zinkoxid-Nanopartikel-assoziierter Toxizit{\"a}t am Beispiel einer humanen Plattenepithelkarzinom-Zelllinie und prim{\"a}rer humaner mesenchymaler Stammzellen},
  doi       = {10.25972/OPUS-20423},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-204237},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {Einleitung: Zinkoxid (ZnO) ist eines der am h{\"a}ufigsten f{\"u}r industrielle Produktionen und Konsumg{\"u}ter eingesetzten Nanomaterialien. Zytotoxizit{\"a}t von ZnO-Nanopartikeln (NP) war bereits Gegenstand einiger Studien, jedoch sind die molekularen Sch{\"a}digungsmechanismen nicht g{\"a}nzlich gekl{\"a}rt. {\"U}ber genotoxische Eigenschaften, die bereits bei sub-zytotoxischen Dosen auftreten k{\"o}nnen, ist im Allgemeinen weniger bekannt. Ziel dieser Studie war die Erstellung eines umfassenden Toxizit{\"a}tsprofils von ZnO-NP durch Einsatz multipler Testsysteme. Methoden: Neben der Plattenepithelkarzinom-Zelllinie FaDu wurden humane mesenchymale Knochenmarkstammzellen (BMSC) f{\"u}r unterschiedliche Zeitr{\"a}ume und Konzentrationen mit ZnO-NP behandelt. Zytotoxizit{\"a}t, Apoptoseinduktion und Zellzyklusalteration wurden durch MTT-Test, PCR und Durchflusszytometrie analysiert. Mit dem fpg-modifizierten Comet Assay wurden der Einfluss von oxidativem Stress auf das Gesamtausmaß der DNA-Sch{\"a}digung untersucht. Ergebnisse: ZnO-NP f{\"u}hrten im MTT-Test ab 8 µg/ml zu einer Reduktion der Vitalit{\"a}t in FaDu-Zellen. Durchflusszytometrisch wurden eine dosis- und zeitabh{\"a}ngige Zunahme von Apoptose sowie Ver{\"a}nderungen des Zellzyklus nachgewiesen. Im Comet Assay konnte nach Inkubation mit 5 µg/ml ZnO-NP eine signifikante DNA-Fragmentierung in BMSC nachgewiesen werden. Bei allen getesteten Konzentrationen wurde oxidativer Stress als wichtiger Einflussfaktor der Sch{\"a}digung nachgewiesen. Diskussion: Vorliegende Studie liefert Hinweise daf{\"u}r, dass ZnO-NP toxisch sind. Gegenw{\"a}rtig ist eine definitive Aussage {\"u}ber das sch{\"a}digende Potenzial von NP nicht zu treffen, da der Vergleich verschiedener Studien kaum m{\"o}glich ist. Gerade die Verwendung von ZnO-NP als Bestandteil von Kosmetikprodukten, die repetitiv in geringen Mengen von Verbrauchern appliziert werden, sollte jedoch kritisch betrachtet werden.},
  subject      = {Zinkoxid},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Zimmermann2012,
  author    = {Zimmermann, Franz-Zeno},
  title     = {Genotoxizit{\"a}t in Miniorgankulturen humaner nasaler Mukosa nach repetitiver Exposition mit Zinkoxid Nanopartikeln},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-72641},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Diese Studie besch{\"a}ftigt sich mit den toxischen Effekten von Zinkoxid Nanopartikeln (ZnO NP) auf humane Nasenschleimhautzellen. Speziell wurde eine m{\"o}gliche Kumulation von DNS-Sch{\"a}den und deren Reparatur analysiert. Zu diesem Zweck wurde ein dreidimensionales Kultursystem, sogenannte Miniorgankulturen, aus humaner nasaler Mukosa verwendet. Eine Charakterisierung der verwendeten Zinkoxid Nanopartikel erfolgte unter dem Transmissionselektronenmikroskop (TEM), mittels dynamischer Lichtstreuung (DLS) und durch eine Zetapotentialmessung. Nach einer Woche Kultivierung fand eine Exposition der MOK mit einer Zinkoxid Nanopartikel Suspension in einer Konzentration von 0,1 µg/ml und 5 µg/ml statt. Als Positivkontrolle wurde in diesem Versuch 200µM Methymethansulfonat (MMS) zugesetzt. Es erfolgten drei jeweils einst{\"u}ndige Inkubationsphasen, wobei nach jeder Stunde ein Teil der MOKs f{\"u}r den Cometassay entnommen wurde. Nach dreimaliger Exposition wurden die verbliebenen MOKs f{\"u}r 24 Stunden zur Regeneration in unversetztem N{\"a}hrmedium belassen und dann dem Cometassay zugef{\"u}hrt. Erg{\"a}nzend wurde ein Sandwich ELISA zur Detektion von Caspase 3 durchgef{\"u}hrt. Zn2+ Ionen wurden im Zellkulturmedium analysiert. Der Nachweis von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) erfolgte fluoreszenzmikroskopisch. Die DLS konnte eine durchschnittliche Partikelaggregatgr{\"o}ße von 354 nm nachweisen und das Zetapotential betrug -11,2 mV. Die im Cometassay festgestellten DNS-Sch{\"a}den zeigten bei einer Zinkoxid Nanopartikel Konzentration von 0,1 µg/ml erst nach der Regenerationsphase von 24 Stunden einen signifikanten Anstieg, w{\"a}hrend 5 µg/ml Zinkoxid Nanopartikel zu jedem Zeitpunkt einen signifikanten Anstieg der DNS Fragmentation bewirkten. Das Ausmaß an Strangbr{\"u}chen nach 24 Stunden stieg auch hier nach 24st{\"u}ndiger Regenerationsphase nochmals an. 200 µM MMS induzierten ebenfalls einen signifikanten Anstieg der OTM-Werte bei einer, zwei und drei Stunden. Im Laufe der Regenerationsphase f{\"u}hrten Reparaturmechanismen zu einem Absinken der OTM-Werte. Der Sandwich ELISA zeigte keinen signifikanten Anstieg der Caspase 3 Werte. Im N{\"a}hrmedium konnte eine Zn2+ Ionenkonzentration von 2,8 µmol/ml nach einer Inkubation mit 0,1 µg/ml Zinkoxid Nanopartikeln festgestellt werden. Bei einer Inkubation mit 5 µg/ml Zinkoxid Nanopartikeln zeigte sich eine Ionenkonzentration von 52,7 µmol/ml. Intrazellul{\"a}re ROS konnte nur bei einer Exposition mit 5 µmol/ml Zinkoxid Nanopartikeln nachgewiesen werden. Diese Daten lassen den Schluss zu, dass Zinkoxid Nanopartikel in den verwendeten Konzentrationen genotoxisch wirken, aber keine zytotoxische Wirkung entfalten. Die Sch{\"a}digung kumuliert und schreitet w{\"a}hrend der Regenerationsphase noch fort. Eine multifaktorielle Sch{\"a}digung der DNS, sowohl durch direkte Interaktion der Partikel mit dem Erbgut, als auch {\"u}ber entstandene ROS und Zn2+ Ionen, ist anzunehmen.},
  subject      = {Nasenschleimhaut},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Niederdraenk2009,
  author    = {Niederdraenk, Franziska},
  title     = {Ensemble-Modellierung von R{\"o}ntgenbeugungsdaten zur Strukturbestimmung von Nanopartikeln},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-52218},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {Ziel dieser Arbeit war es, die geometrische Struktur von Nanopartikeln mittels Pulver-R{\"o}ntgenbeugung und einem neuen Analyse-Verfahren, der Ensemble-Modellierung (EM), zu ermitteln. Die genaue Aufkl{\"a}rung der kristallinen Struktur ist ein Schl{\"u}ssel f{\"u}r die Entwicklung exakter theoretischer Modelle und damit f{\"u}r ein besseres Verst{\"a}ndnis der Nanoteilchen und deren Eigenschaften. Dabei fußt die Methode auf einem atomaren Modell und berechnet daraus das Beugungsbild der Teilchen. Neben der Auswertung verschiedener Proben sollte ebenso das Potential der Methode {\"u}berpr{\"u}ft werden - auch im Vergleich zu Standardmethoden wie der Rietveld-Verfeinerung oder einer Einzellinien-Anpassung. Im Gegensatz zur EM beinhalten letztere kein explizites Nanoteilchenmodell. Insgesamt kamen drei typische Nanopartikel-Systeme zum Einsatz: Zun{\"a}chst wurden f{\"u}nf ZnO-Proben untersucht, die aufgrund ihrer verschiedenen Liganden deutlich unterschiedliche Partikelgr{\"o}ßen zeigten. Die pr{\"a}sentierten CdS-Nanoteilchen bildeten dagegen mit unter 100 Atomen bereits den {\"U}bergang zur Clusterphysik. Das letzte Kapitel stellte schließlich drei Proben mit deutlich komplexeren Core-Shell-Partikeln vor, welche aus einem CdSe-Kern und einer ZnS-Schale bestehen. Dabei konnten mit Hilfe der EM f{\"u}r alle Systeme sehr viel detailliertere Aussagen gemacht werden, als mit den Standardmethoden. Anhand der ersten vorgestellten ZnO-Probe wurde gezeigt, wie man sich bei der Auswertung mit der EM schrittweise dem besten Modell n{\"a}hert, indem man, startend mit der Partikelform, anschließend weitere komplexe Merkmale implementiert. In dem ZnO-Kapitel wurde ersichtlich, dass die Liganden eine große Rolle spielen - nicht nur f{\"u}r die Gr{\"o}ße der Nanopartikel, sondern auch f{\"u}r deren Qualit{\"a}t. Weiterhin wurde festgestellt, dass der Ligand TG beinahe defektfreie Nanoteilchen liefert, w{\"a}hrend die Stabilisatoren DACH und DMPDA den Einbau von Stapelfehlern beg{\"u}nstigen. In den jeweiligen Vergleichen mit der Rietveld- und Einzellinien-Anpassung fiel auf, dass diese Methoden f{\"u}r kleine Nanoteilchen Resultate liefern, die als deutlich weniger vertrauensw{\"u}rdig einzustufen sind als jene, die mit der EM erhalten wurden. Der Grund sind die f{\"u}r kleine Teilchen nicht vernachl{\"a}ssigbaren Faktoren wie eine (anisotrope) Form, Oberfl{\"a}cheneffekte, Parameter-Verteilungen etc., welche nur mit der EM ber{\"u}cksichtigt werden k{\"o}nnen. Noch ungenauer f{\"a}llt die Analyse per Absorptionsspektroskopie plus theoretischen Methoden aus. Die einzige CdS-Probe wies mit ca. 1.3 nm Durchmesser besonders kleine Nanoteilchen auf. Das zugeh{\"o}rige Beugungsbild zeigte daher nur noch sehr wenige Strukturen, was bereits die Bestimmung der Kristallstruktur erschwerte. Bei nur noch einigen gestapelten Schichten verloren auch die Stapelfehler ihre urspr{\"u}ngliche Bedeutung. Die maßgebliche Frage bestand somit darin, ob man bei Kristalliten mit unter 100 Atomen noch von einer "normalen" Kristallstruktur sprechen kann, oder ob hier bereits andere Strukturformen vorliegen, z.B. {\"a}hnlich den C60-Molek{\"u}len. Da die EM solche Hohl-Strukturen ebenfalls simulieren kann, w{\"a}re der n{\"a}chste Schritt, diese f{\"u}r sehr kleine Partikel im Vergleich zu den {\"u}blichen Kristallstrukturen zu testen. Bei den drei betrachteten Core-Shell-Proben zeigte die EM abermals ihre große St{\"a}rke, indem sie es erm{\"o}glichte, die deutlich komplexeren Teilchen realistisch zu simulieren. So war es m{\"o}glich, die experimentellen R{\"o}ntgenbeugungs-Daten hervorragend wiederzugeben, was mit keiner der Standardmethoden gelang. Hierf{\"u}r war es n{\"o}tig, neben dem CdSe-Kern eine zus{\"a}tzliche ZnS-Schalenstruktur einzuf{\"u}hren. Zwar konnte bei den Proben mit der EM alleine nicht eindeutig festgestellt werden, welcher ZnS-Schalentypus vorliegt, es wurden jedoch diverse Anhaltspunkte gefunden, die f{\"u}r ein lokal-epitaktisches Wachstum auf dem CdSe-Kern sprechen. F{\"u}r die Methode der EM selbst l{\"a}sst sich in der Retrospektive folgendes fest halten: Sie ist den Standard-Techniken wie der Rietveld-Verfeinerung f{\"u}r sehr kleine Nanopartikel deutlich {\"u}berlegen. Der Grund daf{\"u}r sind die vielf{\"a}ltig modellierbaren Strukturen, welche Defekte, Oberfl{\"a}cheneffekte, Parameterverteilungen etc. beinhalten k{\"o}nnen. Ein weiterer großer Pluspunkt der EM gegen{\"u}ber anderen Methoden besteht in der M{\"o}glichkeit, die immer popul{\"a}rer werdenden Core-Shell-Partikel mit vielf{\"a}ltigen Schalenarten zu simulieren, wobei hier auch noch weitere komplexere Optionen f{\"u}r Schalen, z.B. zweierlei Schalen (Core-Shell-Shell-Teilchen), vorstellbar sind. Die Tatsache, dass all diese Merkmale zudem intrinsisch in dem berechneten Beugungsbild enthalten sind, ist von besonderem Gewicht, da dies bedeutet, keine k{\"u}nstlichen Parameter einf{\"u}hren und diese interpretieren zu m{\"u}ssen. Solange eine gewisse Atomanzahl pro Partikel nicht {\"u}berschritten wird, und v.a. bei defektbehafteten Nanoteilchen, stellt die EM somit die erste Wahl dar.},
  subject      = {Nanopartikel},
  language  = {de}
}