Aufnahme, Biodistribution und Toxizitätsmechanismen von metallhaltigen Nanopartikeln bei aquatischen Wirbellosen und Wirbeltieren

Die zunehmende Produktion und Verwendung von Nanopartikeln (NPs) hat Bedenken hin-sichtlich ihrer Umweltanreicherung und Toxizität in Nichtzielorganismen aufgeworfen. Aquatische Ökosysteme erhalten hohe Einträge von Nanoschadstoffen aus Fluss- und terrestrischen Quellen, und somit sind aquatische Organismen potenziell anfällig für die off-target toxischen Effekte von Nanopartikeln. Die Reaktivität und das toxikologische Profil der metallbasierten NPs hängen stark von ihren physikochemischen Eigenschaften ab, einschließlich der Partikelgröße, -form, Oberfläche, Oberflächenladung und Beschichtung, Aggregation, Auflösung und Protein-Korona-Effekte. Dieses Kapitel konzentriert sich auf Nano-ZnO als Modell-Nanoschadstoffe mit hoher Produktionsmenge, breiter Verwendung und relativ gut untersuchter Toxizität und fasst den aktuellen Wissensstand über die toxischen Effekte von Nanopartikeln und ihre Mechanismen in aquatischen Wirbellosen und niederen Wirbeltieren zusammen. Wir diskutierten die Mechanismen der Aufnahme und Anreicherung von Zn und ZnO in aquatischen Organismen und betrachteten die ZnO-spezifischen toxischen Mechanismen (bezogen auf die Freisetzung von ionischem Zn) sowie die zwischen Nano-ZnO und anderen Nanopartikeln geteilten toxischen Mechanismen wie Redoxaktivität, Immunotoxizität und Zytotoxizität, die sich in oxidativem Stress, lysosomalen und mitochondrialen Schäden, Entzündungen und programmiertem Zelltod widerspiegeln. Wir identifizierten auch die bestehenden Lücken in unserem Wissen in Bezug auf die Toxizität und Umweltrisikobewertung der Nanoschadstoffe einschließlich Nano-ZnO und diskutierten mögliche Forschungsansätze, um diese Lücken zu schließen.