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Cell reactivity to different silica

Die Wechselwirkung zwischen mineralischen Strukturen und Lebewesen zieht zunehmend das Interesse der Forschung auf sich. Die Bildung von Skeletten, die Geomikrobiologie, die Erforschung des Ursprungs des Lebens, die Bodenbiologie, die Benthosbiologie, Krankheiten von Menschen und Säugetieren, die durch das Einatmen von Staub und Biomaterialien hervorgerufen werden, sind einige Beispiele für wissenschaftliche Bereiche, in denen das Thema relevant ist. In diesem Kapitel konzentrieren wir uns auf die Zellreaktivität gegenüber siliziumhaltigen Gesteinen und insbesondere auf die verschiedenen Formen von Siliziumdioxid. Die hier beschriebenen Beispiele untersuchen sorgfältig, wie solche Mineralien verschiedene Lebewesen stark beeinflussen können, von einfachen bis zu Menschen. Das biomineralogische Konzept wird erläutert und konzentriert sich auf die Auswirkungen von Gesteinen auf das Zellwachstum und die Zellentwicklung. Die toxische Wirkung von Siliciumdioxid in der Lunge von Säugetieren ist der älteste Beweis für die Bioaktivität von kristallinem Siliciumdioxid. In jüngerer Zeit konnten wir zeigen, dass kristallines Siliciumdioxid einen tiefen Einfluss auf die Zellbiologie im gesamten Tierreich hat. Eine der anschaulichsten Fallstudien ist der Meeresschwamm Chondrosia reniformis, der die erstaunliche Fähigkeit besitzt, kristallines Siliciumdioxid einzubauen und zu ätzen, wobei gelöste Silikate im Medium freigesetzt werden. Diese spezifische und selektive Wirkung beruht auf der chemischen Reaktion von Ascorbinsäure mit Quarzoberflächen. Eine Folge davon ist eine erhöhte Produktion von Kollagen. Die Entdeckung dieses Mechanismus öffnete die Tür zu einem neuen Verständnis der Siliciumdioxidtoxizität für tierische Zellen und insbesondere für Säugetierzellen. Das Vorhandensein von Kieselsäure in Meerwasser und Substraten beeinflusst auch Prozesse wie die Ansiedlung von Larven und das Wachstum von Kieselalgen. In den folgenden Abschnitten werden alle diese Aspekte behandelt.

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