Mikrogliale Reaktion auf Goldnanopartikel

Angesichts des Aufkommens von Nanotherapeutika und Nanodiagnostika als zentrale Werkzeuge in der heutigen Medizin ist es von entscheidender Bedeutung, die Wechselwirkungen von Nanomaterialien mit biologischen Systemen genau zu definieren und die resulting zelluläre Reaktion zu charakterisieren. Wir berichten hier über die Wechselwirkungen von Mikroglia und Neuronen mit Goldnanopartikeln (GNPs) in drei Morphologien: Kugeln, Stäbchen und Seeigel, beschichtet mit Polyethylenglykol (PEG) oder Cetyltrimethylammoniumbromid (CTAB). Mikroglia sind die ansässigen Immunzellen des Gehirns, die hauptsächlich an der Überwachung, Makrophagie und der Produktion von Zytokinen und trophischen Faktoren beteiligt sind. Die Analyse durch Dunkelfeldmikroskopie und durch zwei-photonen-induzierte Lumineszenz (TPL) zeigt, dass die Exposition von neuralen Zellen gegenüber GNPs (i) die Internalisierung von GNPs sowohl durch Mikrogliazellen als auch durch primäre hippocampale Neuronen ergab, wie durch Dunkelfeldmikroskopie und durch zwei-photonen-induzierte Lumineszenz (TPL) nachgewiesen, (ii) eine transienten Hochregulierung des Toll-like-Rezeptors 2 (TLR-2) im olfaktorischen Bulbus nach intranasaler Verabreichung bei transgenen Mäusen, in vivo, in Echtzeit, und (iii) eine differentielle Hochregulierung in vitro von TLR-2 zusammen mit Interleukin 1 Alpha (IL-1alpha), Granulozyten-Makrophagen-Kolonie-stimulierendem Faktor (GM-CSF) und Stickstoffmonoxid (NO) in Mikroglia. Die Studie zeigt, dass die Morphologie von GNP und die Oberflächenchemie den Aktivierungsstatus der Mikroglia stark beeinflussen und deutet darauf hin, dass die Wechselwirkungen zwischen GNPs und Mikroglia unterschiedlich reguliert werden können, indem die Nanogeometrie von GNPs abgestimmt wird.