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Investigation of polydisperse F8BT-labelled PET and PP nanoplastic suspensions and the mass-based quantification of cellular uptake
Patrick Wrightman Treacy
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Drug Discovery and Development
Betreuer*in
Lea Ann Dailey
DOI
10.25365/thesis.77381
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-23321.03915.557180-7
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Kunststoffpartikel wurden weltweit in der Umwelt nachgewiesen, und in letzter Zeit wurden kleinere Partikel, so genannte Nanokunststoffe, in Luftproben nachgewiesen, die bis in entlegene alpine Gebiete reichten. Die Auswirkungen von Nanokunststoffen auf die menschliche Gesundheit sind immer noch unklar, so dass weitere Forschungsarbeiten erforderlich sind, um ihre potenziellen toxikologischen Auswirkungen und die Folgen für die menschliche Exposition zu verstehen. Nanokunststoffe sind oft inhomogen und variieren in Größe, Oberflächenchemie und Struktur. Dies führt zu nicht vergleichbaren Dosiswerten zwischen den Studien. Um die biologischen Auswirkungen von Nanokunststoffen besser zu verstehen, müssen neben der Verbesserung der Nachweisverfahren auch zuverlässigere Referenzmaterialien hergestellt werden. In dieser Studie wurden mit Poly(9,9-dioctylfluoren-alt-benzothiadiazol) (F8BT) markierte fluoreszierende Polypropylen (PP)- und Polyethylenterephthalat (PET)-Nanopartikel mit unterschiedlichen Prozentsätzen der Farbstoffbeladung (0,8 % und 5 %) durch Nanopräzipitation hergestellt und die Größenverteilungen durch statische Lichtstreuung (SLS) gemessen. PP–F8BT (0,8 %) und PET–F8BT (0,8 %) wurden im Bereich von 0,1 – 1,0 µm hergestellt, aber die Aggregation führte zur Bildung großer Partikel, sowohl in Glycerin als auch in biorelevanten Mediumssuspensionen. Die Nachweisgrenze (LOD) von PET-F8BT (0,8%) war in Dulbeccos phosphatgepufferter Kochsalzlösung (PBS) um das 10-fache und in makrophagenähnlich differenziertem, pro-monozytärem humanem myeloischem Leukämie U937 Lysat und um das 5-fache niedriger als bei PP–F8BT (0,8%). Die theoretischen Werte der abgegebenen Dosis wurden mit zwei Berechnungsmethoden berechnet, der in vitro Sedimentations-, Diffusions- und Dosimetrie (ISDD) und der RiskGone in vitro Dosimetrie. Auf der Grundlage der von den Berechnungsmodellen vorhergesagten Konzentrationen wurden Calu-3-Lungenepithelzellen des Menschen mit PP–F8BT (5 %) und PET–F8BT (5 %) Glycerinsuspensionen behandelt, und die zelluläre Aufnahme wurde durch Fluoreszenzdetektion auf Massenbasis bewertet. Die zelluläre Dosis wurde für PET–F8BT (5%) mit 250 µg/mL = 1,38 ± 0,7 µg/cm2 und 500 µg/mL = 2,84 ± 1,1 µg/cm2 gemessen, aber das Hintergrundsignal war fast genauso hoch. PP–F8BT (5%) wies keine messbare Aufnahme auf.
Abstract
(Englisch)
Plastic particles have been detected in the environment worldwide and more recently, smaller particles known as nanoplastics have been identified in air samples, reaching as far as remote alpine environments. The impact of nanoplastics on human health remains unclear, necessitating further research to understand their potential toxicological effects and implications for human exposure. Nanoplastics are often nonhomogeneous and vary in size, surface chemistry, and structure. This affects dosimetry, often leading to a lack of reproducibility between studies and misrepresented dosage values. To better understand the biological impact of nanoplastics, more reliable reference materials must be produced in addition to improving detection techniques. In this study, Poly(9,9-dioctylfluorene-alt-benzothiadiazole) (F8BT)-labelled polypropylene (PP) and polyethylene terephthalate (PET) fluorescent nanoparticles with different percentages of dye loading (0.8% and 5%) were prepared by nanoprecipitation and the size distributions were measured by static light scattering (SLS). PP–F8BT (0.8%) and PET–F8BT (0.8%) batches were produced in the 0.1 – 1 μm range, but aggregation led to large particle formation, both in glycerol and biorelevant medium suspensions. The limit of detection (LOD) of PET–F8BT (0.8%) was 10-fold lower in Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline (PBS) and 5-fold lower in macrophage-like differentiated, pro-monocytic human myeloid leukemia U937 cell lysate than PP–F8BT (0.8%), respectively. Theoretical delivered dose values were calculated by two computational methods, in vitro Sedimentation, Diffusion, and Dosimetry (ISDD) and RiskGone in vitro Dosimetry. Based on the predicted concentrations by the computational models, Calu-3 human lung epithelial cells were treated with PP–F8BT (5%) and PET–F8BT (5%) glycerol suspensions, and the cellular uptake was assessed by mass-based fluorescence detection. The cellular dose was measured for PET–F8BT (5%) at 250 µg/mL = 1.38 ± 0.7 µg/cm2 and 500 µg/mL = 2.84 ± 1.1 µg/cm2, but the background signal was nearly as high. PP–F8BT (5%) had no measurable uptake.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Nanokunststoffen Herstellung Nanokunststoffen Zellaufnahme Polypropylen Nanopartikel Poly(ethylen terephthalat) Nanopartikel
Schlagwörter
(Englisch)
nanoplastic production nanoprecipitation Fluorescence cellular uptake Polypropylene nanoparticle Poly(ethylene terephthalate) nanoparticle
Autor*innen
Patrick Wrightman Treacy
Haupttitel (Englisch)
Investigation of polydisperse F8BT-labelled PET and PP nanoplastic suspensions and the mass-based quantification of cellular uptake
Publikationsjahr
2024
Umfangsangabe
v, 46 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Lea Ann Dailey
Klassifikationen
35 Chemie > 35.99 Chemie. Sonstiges ,
42 Biologie > 42.30 Mikrobiologie
AC Nummer
AC17397325
Utheses ID
73919
Studienkennzahl
UA | 066 | 606 | |