Säkerhetsaspekter av nanomaterial

Hanna Karlsson, Dr. Med. Sci.Enheten för Molekylär Toxikologi, IMMNobelmuseet 4 maj 2012

Institutet för miljömedicin (IMM)

• Toxikologi• Epidemiologi• Fysiologi • Arbets- och miljömedicin

Risk med nanopartiklar?

RISK = Giftighet Exponering

Källor till nanopartiklar

• Konsumentprodukter: 10-15% av total silverutsläpp. Silvernano: 110-220 ton/år i Europa. Stora utsläpp av TiO2 och ZnO

• Trafik (dubbdäck, bromsar)JärnZinkoxid

Ceriumoxid

TitandioxidSilver

KolnanorörFullerener

Trender för ackumulering av nanopartiklar i sediment

Gottschalk et al. , Environ. Sci. Technol. 2009 43, 9216–9222

Hur kan man bli exponerad för nanopartiklar?

Hud Mage-tarm

Lunga

Blod

Partiklar orsakar hälsoeffekter

Source: Dockery et al N Engl J Med. 1993

Six Cities Study, USA

Hanna Karlsson

Ökad risk för infektioner i luftvägarna

Förvärrade astmasymtom Ökad sjukhusinläggningar för

bronkit Påverkan på lungornas

utveckling Ökad risk för cancer Ökad risk för hjärt- och

kärlsjukdomar Ökad risk för allergi

Hanna Karlsson

Vad är speciellt med små partiklar?

Bild från Geiser & Kreyling 2010

Surface atomsBulk atoms

Higher energy

<100 nm

Nanopartiklar smugglar in metalljoner i celler

Bild från Limbach et al, CHIMIA, 2009

9Hanna Karlsson

Hur kan man studera hälsoeffekter av partiklar?

Epidemiologiska studierCollection of blood

from healthy humans

Separation oflymphocytes

Analysis of DNAdamage in single

cells

Extraction of DNAand analysis ofDNA damage

CellstudierParticles collected

on filters

Particle removal andmix with cell medium Cell exposure

Analysis oftoxicity

Exponeringsstudier - human

Djurstudier

Hanna Karlsson

Att studera toxicitet av nanopartiklar

PartiklarKöpta pulver eller producerade av samarbetsparners

Genererade i labbet

Karakterisering

ToxicitetCelldöd

DNA skada Mitokondrieskada

Reactive oxygen species

TEM analys

Partikelstorleksfördelning(DLS)

Zeta potential50 nm

Metal release

Toxiska effekter beror på den kemiska sammansättningen

Hanna Karlsson

Toxiska effekter beror på den kemiska sammansättningen…

DNA damage (4h)

Cell death (18 h)

Hanna Karlsson Karlsson et al (2008) Chem Res Toxicol, 21:1726-1732

…och storlek- toxicitet av små Ag nano

Mito

chon

dria

l act

ivity

Dose g/mL

10 nm

Vad händer när cellen träffar på silver nano och silver joner?

Nucleus

Ag+

Lysosome pH 4.5

Ag+

Ag+

Exponering för att simulera inhalation

Hanna Karlsson Bilder från Teeguarden 2007 och Steimer et al, 2005

Mucus phase

Lung surfactant

Cellexponering för luftburna partiklar

Hanna Karlsson Elihn et al 2012, submitted

Celler som odlas på membran

Risk med nanopartiklar?

RISK = Giftighet Exponering

Tack tillAnalytical Toxicology, KIPontus Cronholm, PhD studentJohanna Kain, PhD studentLennart Möller, Prof.

Projects in this presentation were financially supported mainly by:FAS, FORMAS, VR

Hanna Karlsson

Collaborators in the Stockholm Particle GroupInger Odnevall Wallinder, Prof., KTHTroy Lowe, Post Doc, KTHJonas Hedberg, Post Doc, KTHYolanda Hedberg, PhD student, KTHSara Skoglund, PhD student, KTHKarine Elihn, PhD, Stockholm University

Molecular Toxicology, KIAnda Gliga, StudentBengt Fadeel, Prof.

Tack för er uppmärksamhet!

Hanna.L.Karlsson@ki.se