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Einleitung: Nanopartikel finden bereits heute für viele medizinische und technische Applikationen Anwendung. Insbesondere der Einsatz als Arzneimittelträger rückt zunehmend in den Fokus der Grundlagenforschung. Die Einsatzmöglichkeiten reichen hierbei von der Modulation anti-inflammatorischer Gene bis hin zur gezielten Tumorzellinaktivierung in der Onkologie. Diese Arbeit untersucht die toxikologischen Effekte von Calciumphosphat (CaP)-Nanopartikeln auf epitheliale- und mesenchymale Zellen.

Methoden: Der Einsatz von CaP-Nanopartikeln mit und ohne Cetuximab-Konjugat erfolgte auf einer epithelialen Tumorzelllinie (FaDu) sowie mesenchymalen Stammzellen (MSC) der nasalen Mukosa. Kurzfristige zytotoxische Effekte wurden anhand von Zellmorphologie und Zellviabilität sowie mittels Durchflusszytometrie nach Stimulation mit Zytokinen (TNF-a und INF-g) evaluiert. Die adipo-, osteo- und chondrogene Differenzierung der mesenchymalen Stammzellen dienten zur Objektivierung von Langzeiteffekten.

Ergebnisse: Unter Exposition mit CaP-Nanopartikeln zeigten beide Zelltypen sowohl konzentrations- als auch zeitabhängige Effekte. So kam es bei zunehmender Cetuximab-konjugierter und unkonjugierter CaP-Nanopartikel-Konzentration und -Expositionszeit zu einer Abnahme vitaler Zellen, sowie gegenläufig zu einer Zunahme der Stimulierbarkeit von FaDu-Zellen durch die Zytokine TNF-a und INF-g. Im Rahmen der Langzeitexposition von MSC zeigte sich in Gegenwart von CaP-Nanopartikel eine vermehrte adipogene Differenzierung.

Diskussion: CaP-Nanopartikel sind vielseitig einsetzbare Arzneimittelträger, welche mit unterschiedlichen Wirkstoffen beladen werden können. Jedoch zeigen bereits unbeladene CaP Nanopartikel konzentrations- und zeitabhängige Effekte auf die Zellbiologie epithelialer und mesenchymaler Zellen aus der Kopf-Hals-Region. Vor einem klinischen Einsatz als Drug-Carrier sollte daher eine umfangreiche Analyse dieser modulierenden und zelltoxischen Effekte auf die möglichen Zielzellen sowie deren Stromazellen erfolgen.