Im zentralen Fokus der vorliegenden Diplomarbeit lag die intestinale Aufnahme von nanopartikulären Systemen. Insbesondere wurde der Einfluss der Partikelgröße auf unterschiedliche Endozytose-Mechanismen untersucht. Für die in vitro Aufnahmestudien wurde ein Triple-Zellkultur-Modell verwendet, welches alle essentiellen physiologischen Eigenschaften der intestinalen Mukosa vereint. In dieser Arbeit wurden kommerziell hergestellte Kunststoffpartikel (i.e.; ungeladene Polystyrol-Nanopartikel mit einer Größe von 50 nm, 100 nm bzw. 200 nm) verwendet. Diese fluoreszenzmarkierten Nanopartikel wurden zuerst hinsichtlich ihrer Größe, ihrer mittleren Größenverteilung und ihres Zetapotentials in unterschiedlichen Flüssigkeiten charakterisiert. Anschließend wurden Zytotoxizitäts- und Zellviabilitätstests durchgeführt, um einen schädigenden Einfluss der Nanopartikel auf das Zellmodell zu untersuchen. Zur Bestimmung der Aufnahmemechanismen wurden spezifische Endozytose-Inhibitoren verwendet, um selektiv Clathrin-vermittelte Endozytose (CME) und/oder Caveolin-vermittelte Endozytose (CvME) zu hemmen. Die verwendeten Inhibitoren Chlorpromazin, Genistein und Dynasore wurden ebenfalls in unterschiedlichen Konzentrationen bezüglich ihres zytotoxischen Potentials überprüft. Danach wurden die Inhibitoren zusammen mit den Modell-Nanopartikeln und spezifischen Endozytose-Markern auf das intestinale Zellmodell aufgebracht, und deren Aufnahme fluoreszenzmikroskopisch mittels Confocal Laser Scanning Microscope ausgewertet. Durch Berechnung der Co-Lokalisations-Koeffizienten konnte eine Co-Lokalisation der Modell-Nanopartikel mit den Endozytose-Markern quantifiziert werden. Die in vitro Studien zeigten, dass bei der zellulären Aufnahme der Modell-Nanopartikel sowohl die CME als auch die CvME beteiligt ist, wobei die Mehrheit der Nanopartikel bevorzugt via CME aufgenommen wurde. Mit zunehmender Partikelgröße nahm jedoch der Anteil an CvME zu.

This diploma thesis aimed for identifying the intestinal uptake of nanoparticulate systems related to the particle size. In particular, different endocytic mechanisms were studied, using a triple-cell culture model, which simulates the intestinal mucosa. The presented cell culture model meets all important physiological criteria in order to provide a reliable tool for intestinal uptake studies. For all experiments, plain polystyrene particles with different sizes (i.e., 50 nm, 100 nm and 200 nm) were used. These model particles, which are labelled with a red-fluorescent dye, were characterized with respect to their size, size distribution and zeta potential in different media. In addition, possible cytotoxic effects of the nanoparticles where investigated. To this end, the cell membrane integrity and the mitochondrial activity of the cells were assessed. To study cellular endocytic mechanisms, specific endocytic inhibitors were used, which selectively block clathrin-mediated endocytosis (CME) and/or caveolae-mediated endocytosis (CvME). Additionally, the cytotoxic potential of the used inhibitors chlorpromazine, genistein and dynasore in different concentrations were determined. Next, the cell culture model was treated with inhibitors, nanoparticles and specific endocytic markers, to study the nanoparticle uptake. Confocal laser scanning microscopy was used to evaluate the cellular uptake of the fluorescent particles. Furthermore, specific co-localisation coefficients were calculated in order to quantify the co-localisation of the particles with specific endocytic markers. The in vitro studies showed that both CME as well as CvME are involved in the cellular uptake of the investigated model-nanoparticles. The majority of nanoparticles was internalized via CME, however, with increasing particle size the CvME became more dominant.