{"id":15581,"date":"2026-05-28T13:04:16","date_gmt":"2026-05-28T13:04:16","guid":{"rendered":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/portfolio\/irene-gosselink\/"},"modified":"2026-05-28T13:04:23","modified_gmt":"2026-05-28T13:04:23","slug":"irene-gosselink","status":"publish","type":"us_portfolio","link":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/portfolio\/irene-gosselink\/","title":{"rendered":"Irene Gosselink"},"content":{"rendered":"","protected":true},"excerpt":{"rendered":"","protected":true},"author":7,"featured_media":15582,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"us_portfolio_category":[45],"class_list":["post-15581","us_portfolio","type-us_portfolio","status-publish","post-password-required","hentry","us_portfolio_category-new-template"],"acf":{"naam_van_het_proefschift":"It\u2019s in the Air","samenvatting":"De alsmaar toenemende hoeveelheid microplastics (< 5mm) en nanoplastics (<1 \u00b5m) (MNPs) die in het milieu terechtkomen leidt tot zorgen over de impact van deze kleine deeltjes op de menselijke gezondheid. We krijgen deze MNPs onder andere binnen via de lucht, met name binnenshuis. Inmiddels zijn MNPs van verschillende polymeer samenstellingen gedetecteerd in zowel binnenlucht als buitenlucht \u00e9n in menselijk longweefsel. Wat de gevolgen zijn van MNPs in de longen is voor een groot deel nog onbekend. Gezien MNPs kunnen ontstaan vanuit verschillende plastic voorwerpen, vormen ze een zeer diverse groep, met uiteenlopende fysieke en chemische eigenschappen. Daarom is het belangrijk om te onderzoeken welke eigenschappen van MNPs bijdragen aan hun potenti\u00eble toxiciteit. Verder is het van belang dat de blootstellingsmethoden in het laboratorium representatief zijn voor de blootstelling in het milieu. Echter vindt het meeste MNPs onderzoek nu plaats met behulp van perfect ronde polystyreen bolletjes (een model MNP), die via suspensie aan de cellen worden toegebracht. Deze methode is niet representatief voor de manier hoe mensen daadwerkelijk worden blootgesteld aan MNPs in de lucht.\n\nDit proefschrift had als doel te onderzoeken wat het effect is van MNPs van diverse groottes, polymeer samenstellingen en vormen op epitheelcellen van de menselijke longen en luchtwegen. Ondanks dat de gezondheidseffecten van MNPs grotendeels onbekend zijn, is er voorheen wel aangetoond dat beroepsmatige blootstelling kan leiden tot een verminderde longfunctie en chronische bronchitis in medewerkers in de textiel- en plasticindustrie. Verder hebben zowel in vivo als in vitro studies laten zien dat het inademen van niet-plastic deeltjes kan leiden tot ontstekingsreacties, oxidatieve stress en celdood; allen onderliggende factoren van longziekten. Daarom was onze hypothese dat blootstelling aan relevante MNPs toxische effecten kon introduceren in bronchiale en alveolaire epitheelcellen, zoals ontstekingsreacties, oxidatieve stress en celdood. Verder verwachtten wij dat deze effecten zouden worden be\u00efnvloed door de specifieke eigenschappen van MNPs. Om deze hypothese te testen hebben we de toxiciteit onderzocht van een breed scala aan MNPs, met groottes vari\u00ebrend van < 1 \u00b5m tot 10 \u00b5m. De onderzochte deeltjes hadden een ronde of gefragmenteerde vorm en hadden een diverse polymeer samenstelling: polystyreen (PS), polypropyleen (PP), polyvinylchloride (PVC), polyamide 6 (PA-6) en polyamide 6.6 (PA-6.6). De toxiciteit van deze MNPs hebben we getest in zowel monoculturen als geavanceerde (primaire) culturen van luchtweg- en long epitheelcellen. Deze celculturen werden blootgesteld aan MNPs via suspensies (hoofdstuk 2 en 4), of op air-liquid interface (ALI) via een kleine druppel (hoofdstuk 3 en 5) of verneveling (hoofdstuk 2 en 6).\n\nIn hoofdstuk 2 hebben we een directe vergelijking gemaakt tussen twee blootstellingsmethodes; een suspensie-blootstelling en een verneveling. Ronde PS-bolletjes fungeerden hierbij als model MNPs in deze studie, waarbij we het effect van blootstelling hebben bepaald op de deeltjes eigenschappen, depositie en de toxische effecten. Bronchiale BEAS-2B cellen werden blootgesteld aan suspensies met daarin 1 \u00b5m PS of 50 nm PS MNPs. Daarnaast werden ALI culturen met BEAS-2B cellen blootgesteld aan vernevelende 1 \u00b5m PS microplastics in een Vitrocell\u00ae cloud chamber. Deeltjes karakterisering liet zien dat het blootstellingsmedium, gebruikt voor de suspensie-blootstellingen, de grootte verdeling van de 50 nm PS liet toenemen, terwijl de grootte-verdeling van de 1 \u00b5m PS vergelijkbaar bleef met de grootte verdeling in de originele suspensie. Verder zagen we dat de blootstellingsmethode de depositie van de PS MNPs be\u00efnvloedde. Voor de suspensie-blootstellingen waren we slechts in staat om de toegepaste dosis te noteren (2.2 \u2013 137.5 \u00b5g\/mL, overeenkomend met maximaal 0.19 \u2013 50 \u00b5g\/cm2). Echter kon de daadwerkelijk geleverde dosis in het ALI systeem nauwkeurig worden gekwantificeerd (55.4 \u00b5g\/cm2), met behulp van een zogenaamde quartz crystal microbalance. In beide methodes leidde de PS blootstelling niet tot celdood of een stressreactie. In de cellen die via een suspensie werden blootgesteld, induceerden beide PS deeltjes een ontstekingsreactie, doormiddel van activatie van NF-\u03baB signalering. Alleen PS microplastics (en niet de nanoplastics) zorgden voor een verhoogde expressie van ontstekingsbevorderende genen CXC motif chemokine ligands CXCL1, CXCL2 en CXCL8. Dit effect van 1 \u00b5m PS deeltjes op inflammatoire genexpressie was minder aanwezig in het ALI model. Interleukine-8 (IL-8) uitscheiding nam significant toe in de blootgestelde ALI culturen, in tegenstelling tot suspensie-blootgestelde cellen. Concluderend observeerden we een vergelijkbare inflammatoire reactie na blootstelling aan PS MNPs in beide blootstellingsmethodes, echter vonden we ook belangrijke verschillen. Deze bevindingen laten zien dat verneveling van MNPs niet alleen zorgt voor een grotere fysiologische relevantie, maar ook voor minder ongewenste interactie tussen de deeltjes en blootstellingsmedium en een accuratere kwantificering van de geleverde dosis.\n\nIn hoofdstuk 3 onderzochten we de toxiciteit van ronde PS nanoplastics en niet-plastic nanodeeltjes koper (II) oxide (CuO) en titaniumdioxide (TiO2) (allen ongeveer 50 nm groot) in verschillende monoculturen en co-culturen van menselijke bronchiale- en alveolaire epitheelcellen. Alle celculturen waren gekweekt en blootgesteld op ALI, via een kleine druppel. Bronchiale ALI culturen bevatten ofwel BEAS-2B cellen of gedifferentieerde primaire bronchiale epitheelcellen (PBEC). Alveolaire ALI culturen waren opgebouwd uit A549 monoculturen of A549 in co-cultuur met endotheelcellen (Ea.hy926) en macrofaag-achtige THP-1 cellen. Geen van de blootstellingen leidde tot celdood, in geen van de modellen. Alleen CuO nanodeeltjes induceerden een inflammatoire reactie, in alle modellen (zoals vastgesteld met verhoogde IL-8 eiwit en CXCL8 transcript levels). Daarnaast observeerden we geen celdood of acute ontstekingsreactie in BEAS-2B ALI culturen blootgesteld aan gefragmenteerde PVC, PP of PA-6.6 nanoplastics (< 1 \u00b5m). Gezien geen van de nanoplastic-blootstellingen tot toxiciteit leidde in dit hoofdstuk, konden we geen definitieve conclusies trekken wat betreft de noodzakelijkheid van geavanceerde celculturen in nanoplastics onderzoek. Gezien zowel monoculturen als ook co-culturen elk hun eigen specifieke voordelen hebben, hangt de uiteindelijke keuze van het type ALI cultuur af van de precieze onderzoeksvraag.\n\nIn hoofdstuk 4 onderzochten we de invloed van twee belangrijke deeltjes-eigenschappen, deeltjesgrootte en polymeer type, op de potenti\u00eble toxiciteit van MNPs. Om specifiek te zijn onderzochten we de toxische effecten van fragmenten PVC, PA-6.6 en PP\/talk MNPs in bronchiale BEAS-2B cellen. BEAS-2B cellen werden voor 24 uur blootgesteld aan suspensies met MNPs van drie verschillende groottes, deze fracties varieerden van < 1 \u00b5m tot 10 \u00b5m, en aan extracten met chemicali\u00ebn die uit deze deeltjes zijn gelekt (leachates). Vanwege een uitvoerige karakterisering van de deeltjes in het blootstellingsmedium konden we de geleverde dosis uitrekenen met behulp van de online RiskGONE in vitro dosimetry tool (deze is gebaseerd op het distorted grid model). Voor zowel PVC en PP\/talk, bereikte de geleverde dosis voor alle fracties bijna 100% van de toegepaste dosis, wat resulteerde in een geleverde dosis van 0.79 \u00b5g\/cm2, 2.38 \u00b5g\/cm2 en 7.14 \u00b5g\/cm2 voor respectievelijk de lage, medium en hoge dosering. Daarentegen was de geleverde depositie voor PA-6.6 MNPs lager. Ondanks een lagere depositie (6.8 \u00b5g\/cm2) waren PA-6.6 nanoplastics de enige deeltjes die leidden tot een significante celdood, ten opzichte van de vloeistof controle. Daarnaast veroorzaakten PA-6.6 nanoplastics een ontstekingsreactie, zoals vastgesteld door het meten van een verhoogde NF-\u03baB activiteit, verhoogde IL-8 eiwit niveaus en verhoogde inflammatoire genexpressie. Ondanks dat PA-6.6 nanoplastics niet zorgden voor een verhoging van intracellulaire reactieve zuurstof moleculen (ROS), detecteerden we wel een verhoogde transcriptie van superoxide dismutase 2 (SOD2) na blootstelling van de hoogste dosis. Deze PA-veroorzaakte verhoogde SOD2 transcriptie kon sterk worden verminderd door het remmen van NF-\u03baB signalering, wat de betrokkenheid van deze signaleringsroute benadrukt. Verder zorgde pre-incubatie met antioxidant quercetin ook voor een verlaging van de PA-veroorzaakte verhoging van IL-8 eiwit niveaus. Ondanks de afwezigheid van intracellulaire ROS, duidden deze resultaten samen op een rol voor oxidatieve stress in de PA-veroorzaakte ontstekingsreactie, gereguleerd via NF-\u03baB signalering. Geen van de leachates had effect op celdood of inflammatie. Naast PA-6.6, gaven ook de twee kleinste fracties van PP\/talk een verhoogde IL-8 uitscheiding, een effect dat waarschijnlijk toe te wijden was aan de aanwezigheid van de toegevoegde talk dan aan de intrinsieke eigenschappen van het PP polymeer. Samenvattend liet deze studie zien dat MNP toxiciteit afhangt van het polymeer type, deeltjesgrootte en de gebruikte dosering. Nanoplastics, met name PA-6.6, veroorzaakten meer celdood en ontsteking in bronchiale epitheelcellen dan microplastics.\n\nConventionele modellen, zoals toegepast in hoofdstuk 4, zijn geen goede weergave van de complexiteit van de bronchiale epitheel barri\u00e8re. Daarnaast vermoedden we dat individuen met een onderliggende longziekte, gevoeliger zijn voor blootstelling aan nanoplastics. Daarom hebben we in hoofdstuk 5 ALI culturen gebruikt van individuen met en zonder chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Deze celculturen hebben we voor 24 uur blootgesteld aan gefragmenteerde nanoplastics (< 1 \u00b5m) van PA-6.6, PVC en PP\/talk via een kleine druppel. Karakterisering van niet-blootgestelde PBEC van niet-COPD en COPD pati\u00ebnten toonden enkele belangrijke verschillen. Ondanks dat de PBEC van COPD pati\u00ebnten een intact pseudogelaagd epitheel vormden gedurende het differentiatieproces, zagen we een verlaagde expressie van CLAUDIN 4, een eiwit belangrijk in cel-celverbindingen. Ook was de gemeten elektronische weerstand over het epithelium lager in COPD-PBEC in vergelijking met niet-COPD PBEC. Geen van de blootstellingen leidde tot celdood, IL-8 uitscheiding of verhoogde transcriptie van ontstekingsgenen. Echter zorgde blootstelling aan PA-6.6 nanoplastics (3 \u00b5g\/cm2) voor een verminderde expressie van de eiwitten Zonula Occludens-1 en Occludin in COPD-PBEC, beiden belangrijk in cel-celverbindingen. Daarnaast reduceerde deze dosis PA-6.6 de expressie van trilhaar biogenese marker Forkhead Box J1 en Mucin 5AC (een belangrijk onderdeel van slijm geproduceerd door slijmbekercellen) in COPD-PBEC. In zowel niet-COPD als ook COPD PBEC leidde PA-6.6 blootstelling tot een toename van geclusterde intracellulaire blaasjes, wat we observeerden doormiddel van elektronenmicroscopie (TEM). Deze geclusterde blaasjes wijzen op mogelijke verstoringen in endocytose of lysosomale mechanismen, of op het induceren van cellulaire stress. Concluderend zien we dat nanoplastics niet leidden tot celdood of ontstekingsreacties in PBEC, dit in tegenstelling tot onze eerdere bevindingen in hoofdstuk 4 waarin we BEAS-2B cellen blootstelden met suspensies nanoplastics. Echter observeerden we wel subtoxische effecten van PA-6.6 nanoplastics op cel-celverbindingen en specifieke epitheel markers, voornamelijk in COPD-PBEC.\n\nIn tegenstelling tot de voorafgaande hoofdstukken, die zich voornamelijk richtten op het bronchiale epitheel, onderzochten we in hoofdstuk 6 de potenti\u00eble toxiciteit van PA-6 nanoplastics (gefragmenteerde deeltjes van 30-200 nm) op het alveolaire epitheel. Verder wilden we het gebruik van A549 ALI culturen voor het testen van PA toxiciteit valideren. In dit hoofdstuk hebben we een directe vergelijking gemaakt tussen de reactie van A549 cellen met een AlveolAir\u2122 co-cultuur bestaande uit alveolair type 1, alveolair type 2 en endotheelcellen (allen van 1 donor). Beide culturen werden blootgesteld aan vernevelde PA nanoplastics, gebruik makende van een Vitrocell\u00ae cloud exposure systeem, met doseringen in een range van 2.3-34.3 \u00b5g\/cm2. In A549 cellen leidde de hoogste dosering PA (28.4 \u00b5g\/cm2) tot een verdubbeling van de hoeveelheid celdood, ondanks dat de algehele vitaliteit boven de 90% bleef. Genexpressie van genen betrokken bij ontstekingsreacties werd sterk verhoogd door PA in beide culturen, zoals aangetoond met RNA-sequencing. Verdere data analyse lieten een overlap van 35 genen zien tussen A549 en AlveolAir\u2122 die significant verschilden tussen de hoogste dosis PA-6 nanoplastics en de vloeistof controle. Veel van deze overlappende genen staan bekend als pro-inflammatoire genen. Deze bevindingen werden verder bevestigd door een toename in IL-8 uitscheiding in zowel de blootgestelde A549 als primaire co-culturen. Aan de andere kant induceerde de hoogste dosis PA-6 nanoplastics in elk model ook unieke transcriptionele veranderingen. 520 significante veranderingen in genexpressie werden exclusief gedetecteerd in blootgestelde A549 culturen, en niet in de primaire co-culturen. Deze unieke genen werden vooral gekoppeld aan signaleringsroutes geassocieerd met stress van het endoplasmatisch reticulum. In PA-6 blootgestelde AlveolAir\u2122 waren er 192 transcriptionele veranderingen zichtbaar die niet gedetecteerd werden in de blootgestelde A549 cultures. Deze veranderingen werden geassocieerd met verstoringen in het cellulair metabolisme, met name in vet en cholesterolmetabolisme. De resultaten van deze studie laten zien dat PA-6 nanoplastics een ontstekingsreactie veroorzaken in zowel A549 culturen en primaire AlveolAir\u2122 alveolaire co-culturen. Gezien de significante verschillen in transcriptionele veranderingen ge\u00efnduceerd door PA tussen beide modellen, benadrukt deze studie ook de beperkingen van het gebruik van alveolaire epitheel cellijnen voor het modelleren van de reacties van het alveolaire epitheel.\n\nTot slot hebben wij de belangrijkste bevindingen van deze thesis in een bredere context bediscussieerd in hoofdstuk 7. Daarnaast hebben we idee\u00ebn aangedragen voor toekomstig onderzoek, wat we hebben ge\u00efntroduceerd met enkele preliminaire data. Kort samengevat bevatte het onderzoek zoals beschreven in deze thesis niet alleen MNPs van verschillende polymeren, maar hebben we ook verschillende blootstellingsmethodes bestudeerd op ALI culturen. In diverse in vitro blootstellingen observeerden we dat PA nanoplastics toxische effecten induceerden in zowel bronchiale- en alveolaire epitheelcellen. Aanvullend wetenschappelijk onderzoek zal nodig zijn om te onderzoeken of deze toxische effecten gepaard gaan met de opname van deze MNPs. Op basis van de preliminaire resultaten beschreven in hoofdstuk 7, denken we dat PA nanoplastics inderdaad worden opgenomen in bronchiale epitheelcellen. Ondanks dat de vermalen (gefragmenteerde) MNPs in deze thesis duidelijk meer relevant zijn dan ronde PS bolletjes, worden andere factoren in het milieu niet meegenomen. Daarom presenteren we wat preliminaire data in hoofdstuk 7, waarbij we de toxiciteit hebben beoordeeld van UV-verweerde deeltjes. Terwijl niet-verweerde PA nanoplastics leidden tot ontstekingsreacties en celdood, zagen we deze effecten niet terug na blootstellingen met UV-verweerde deeltjes. Het koppelen van fysicochemische eigenschappen van (UV-verweerde) MNPs met de toxische effecten kunnen ons verder informeren over de mogelijke gezondheidseffecten van MNPs in de lucht.","summary":"The increasing prevalence of microplastics (< 5 mm) and nanoplastics (< 1 \u00b5m) (MNPs) in the environment has raised concerns regarding the impact of these emerging pollutants for human health. Inhalation is increasingly recognized as major exposure route to MNPs, especially in indoor environments. Subsequently, MNPs of several polymers have been detected in both (indoor and outdoor) air as well as in human lung tissue. The toxicological effects of these particles on the human airways and lungs are largely unknown. Since MNPs in the environment originate from diverse plastic products, they display a broad variability in size, shape and chemical properties. Therefore, thorough hazard characterization requires the identification of MNPs properties that drive their potential toxicity. Moreover, exposure settings must align with environmental exposure. Currently, most of the toxicological evidence is based on conventional submerged in vitro exposure experiments, mostly using polystyrene as a model MNPs, which does not accurately reflect real-life human exposure settings.\n\nThe overall aim of this thesis was to therefore to investigate the impact of MNPs of varying size, polymer composition and morphology on the human airway- and lung epithelium. Although the health risks of MNPs are still largely unknown, occupational exposure in textile and plastic industry has been correlated to decreased lung function and chronic bronchitis. Furthermore, factors underlying these adverse pulmonary effects have been demonstrated in both in vivo and in vitro studies of non-plastic particle inhalation, including inflammation, generation of reactive oxygen species (ROS) and cellular damage. Therefore, we hypothesized that exposure to environmentally relevant MNPs could introduce toxic effects in bronchial and alveolar epithelial cell cultures, such as inflammation, oxidative stress and cell death. Furthermore, we hypothesized that the mechanism of potential toxicity would be influenced by the particle characteristics. To investigate this hypothesis, we evaluated the toxic effects of a broad range of MNPs, with sizes ranging from < 1 \u00b5m up to 10 \u00b5m. The MNPs evaluated in this thesis were spherical or fragmented and derived from several polymers: polystyrene (PS), polypropylene (PP), polyvinylchloride (PVC), polyamide 6 (PA-6) and polyamide 6.6 (PA-6.6). The potential toxicity of these MNPs was tested in both mono-cultures and advanced (primary) cultures of airway- and lung epithelial cells. These cultures were exposed to MNPs via suspension also called submerged exposure (Chapter 2 and 4), or at the air-liquid interface (ALI) via small droplet application (Chapter 3 and 5) or aerosol (Chapter 2 and 6).\n\nIn Chapter 2, we performed a direct comparison of an in vitro submerged system versus aerosol exposure of ALI cultures to PS MNPs. Spherical PS beads functioned as model MNPs in this study, where we investigated the effect of exposure setting on particle characteristics, deposition and toxicological effects. Submerged bronchial BEAS-2B cells were exposed to either suspensions of PS 1 \u00b5m or PS 50 nm MNPs. On the other hand, ALI cultures of BEAS-2B cells were exposed to aerosolized PS 1 \u00b5m microplastics in a Vitrocell\u00ae cloud chamber. Particle characterization revealed that the exposure medium, used for submerged exposures, increased the particle size distribution of PS 50 nm particles, whereas the size distribution of PS 1 \u00b5m remained similar to the distribution in the original stock. Moreover, the exposure method influenced the deposition of PS MNPs. Whereas for the submerged model we only addressed the administered dose (2.2 \u2013 137.5 \u00b5g\/mL corresponding with maximal 0.19 \u2013 50 \u00b5g\/cm2), the delivered dose in the ALI system (55.4 \u00b5g\/cm2) was accurately quantified using a quartz crystal microbalance. In both models, PS exposure did not induce cell death or an antioxidant response. In submerged cells, both sizes of PS induced a pro-inflammatory response as observed by upregulated NF-\u03baB transcriptional activity. However, only PS microplastics (rather than nanosized particles) increased the expression of pro-inflammatory genes CXC motif chemokine ligands CXCL1, CXCL2 and CXCL8. The effect of PS 1 \u00b5m MNPs on inflammatory gene expression was less pronounced in the ALI model. In contrast, interleukin-8 (IL-8) secretion was significantly increased for the ALI, but not the submerged model. To conclude, although we observed a similar inflammatory response towards PS microplastics in both exposure methods, some differences were observed. These findings illustrate that aerosol exposures of MNPs not only provide a more physiologically relevant approach than submerged systems but also reduce particle-medium artifacts and allow a more accurate dose characterization.\n\nChapter 3 compared the response to spherical PS nanoplastics and non-plastic nanoparticles copper (II) oxide (CuO) and titanium dioxide (TiO2) (all \u00b1 50 nm in size) in different mono-cultures and co-cultures of human bronchial- and alveolar epithelial cells, all cultured at ALI. Bronchial ALI cultures consisted of BEAS-2B cells or differentiated primary bronchial epithelial cells (PBEC). Alveolar ALI cultures consisted of A549 mono-cultures or A549 co-cultured with endothelial cells (Ea.hy926) and macrophage-like THP-1 cells. None of the exposures (via small droplet application), introduced cytotoxicity in any of the models. Only CuO nanoparticles induced inflammation in all models (as measured by IL-8 secretion and CXCL8 transcript levels). Additionally, no cell death or acute inflammatory response was observed in BEAS-2B ALI cultures exposed to amorphous PVC, PP or PA-6.6 nanoplastics (< 1 \u00b5m). Since none of the nanoplastics demonstrated toxicity in this chapter, we could not establish definitive conclusions regarding the necessity of advanced culture in nanoplastics research. Nevertheless, since both mono-cultures and co-cultures provide distinct advantages, the selection of ALI cell culture system depends on the research question.\n\nIn Chapter 4, we investigated the contribution of two important particle characteristics, namely particle size and polymer type, to the potential toxicity of MNPs. To this end, we examined the toxicological effects of amorphous PVC, PA-6.6 and PP\/talc MNPs in bronchial BEAS-2B cells. BEAS-2B cells were exposed for 24 h to suspensions with MNPs of three different size distributions, ranging from < 1 \u00b5m to 10 \u00b5m, as well as their leachates. Particle characterization in the exposure medium allowed us to estimate the deposited dose using the RiskGONE in vitro dosimetry tool (based on the distorted grid model). For both PVC and PP\/talc, the estimated deposition of all size fractions nearly reached 100% of the applied dose, resulting in approximately 0.79 \u00b5g\/cm2, 2.38 \u00b5g\/cm2 and 7.14 \u00b5g\/cm2 for the low, medium and high dose respectively. In contrast, the estimated deposition of PA-6.6 MNPs was lower. Despite a lower deposition (6.8 \u00b5g\/cm2), PA-6.6 nanoplastics were the only particles inducing a significant increase in cytotoxicity compared to the vehicle control. Furthermore, PA-6.6 nanoplastics induced inflammation, as observed by NF-\u03baB transcriptional activity, increased IL-8 secretion and increased inflammatory gene expression. Although PA-6.6 nanoplastics did not induce intracellular ROS formation, the expression of superoxide dismutase 2 (SOD2) was significantly upregulated after exposure to the highest dose. PA-induced upregulation of SOD2 was diminished following inhibition of NF-\u03baB activity, highlighting the involvement of this inflammatory signaling pathway. Furthermore, pre-incubation of cells with an antioxidant quercetin significantly reduced PA-induced IL-8 secretion. Together, these results indicate that although we did not observe increased ROS levels, ROS might play a role in PA-induced inflammation, mediated by the NF-\u03baB pathway. Additionally, we observed that none of the leachates affected cytotoxicity or inflammation. In addition to PA-6.6, the two smallest size fractions of PP\/talc also increased IL-8 secretion, an effect presumably associated with the presence of the talc filler rather than the intrinsic properties of the PP polymer itself. To summarize, this study demonstrates that MNP toxicity is dependent on polymer type, size and dose. Nanoplastics, especially PA-6.6, induced more cytotoxicity and inflammation in bronchial epithelial cells than their bigger counterparts.\n\nConventional models, as used in chapter 4, do not fully reflect the complexity of the bronchial\/respiratory barrier. Additionally, we hypothesized that individuals with a pre-existing lung disease, might be more susceptible to nanoplastics exposure. Therefore, in Chapter 5, we exposed ALI cultures of differentiated PBEC cultures, derived from individuals with or without chronic obstructive pulmonary disease (COPD), for 24 h to amorphous nanoplastics (< 1 \u00b5m) of PA-6.6, PVC and PP\/talc via a small droplet application. Characterization of non-exposed PBEC from non-COPD and COPD patients revealed some important differences. Although PBEC from COPD patients established an intact pseudostratified epithelium during differentiation, the expression of tight junction protein CLAUDIN 4 as well as transepithelial electrical resistance was lower compared to non-COPD PBEC. None of the exposures induced cytotoxicity, IL-8 secretion or inflammatory gene expression. However, PA-6.6 nanoplastics (3 \u00b5g\/cm2) decreased the expression of tight junction proteins Zonula Occludens-1 and Occludin in COPD-PBEC. Additionally, this PA-6.6 dose reduced the expression of cilia biogenesis marker Forkhead Box J1 and Mucin 5AC (a key component of mucus produced by goblet cells) in COPD-PBEC. In both non-COPD and COPD PBEC, PA-6.6 induced intracellular vesicle clusters, which was observed by transmission electron microscopy. These vesicle clusters indicate potential disruptions in endocytic or lysosomal pathways, or induction of cellular stress. Altogether, in contrast to submerged exposed BEAS-2B cells (Chapter 4), nanoplastics did not induce cytotoxicity or inflammation in PBEC. However, PA-6.6 nanoplastics did induce subtoxic effects on tight junctions and specific epithelial markers, especially in COPD-PBEC.\n\nIn contrast to previous chapters, which focused predominantly on the bronchial epithelial barrier, Chapter 6 aimed to examine the potential toxicity of PA-6 nanoplastics (fragmented, 30-200 nm) on the alveolar epithelium. Additionally, we wanted to validate the use of airlifted A549 cultures for PA hazard characterization. To do so, we directly compared the response of airlifted A549 with an AlveolAir\u2122 co-culture composed of alveolar type 1, alveolar type 2 and endothelial primary cells (1 donor). These cultures were exposed to aerosols of PA nanoplastics, using a Vitrocell\u00ae cloud exposure system, in deposited doses ranging 2.3-34.3 \u00b5g\/cm2. In A549 cells the highest dose (28.4 \u00b5g\/cm2) induced a 2-fold increase in cell death, although cell viability remained above 90%. Inflammatory pathways were highly enriched after PA exposure in both cultures, as demonstrated by RNA-sequencing. Further analysis revealed that A549 and AlveolAir\u2122 exposed to the highest dose of PA-6 nanoplastics shared 35 differentially expressed genes compared to the vehicle control, many of them known as pro-inflammatory genes. These findings were further supported by increased IL-8 secretion in both A549 and primary alveolar cultures. On the other hand, high doses of PA-6 nanoplastics also induced some unique transcriptomic changes per model. 520 differentially expressed genes were exclusively observed for exposed A549 cultures, and not in primary cultures. These genes were enriched in pathways associated with an endoplasmic reticulum stress response. For AlveolAir\u2122, 192 genes were exclusively differently expressed after PA-6 exposure and not in the A549 cultures. Pathway analysis revealed these differentially expressed genes were associated with cellular metabolism pathways, particularly in lipid and sterol metabolism. The results of this study demonstrate that PA-6 nanoplastics induce an inflammatory response in both A549 cultures and primary AlveolAir\u2122 alveolar co-cultures. Since the PA-induced transcriptomic changes in both models were significantly different, this study also highlights the constraints of relying on alveolar epithelial cell lines to model primary alveolar culture responses.\n\nFinally, in Chapter 7, the main results of this thesis were discussed in a broader context. In addition, we discussed future research perspectives, which were introduced by some additional preliminary data. Briefly, the research described in this thesis included, not only MNPs originating from several polymers, but also explored relevant exposure approaches at ALI. In several in vitro exposures, we observed that PA nanoplastics induced toxic effects in both bronchial- and alveolar epithelial cells. Questions remain as to whether or not this toxicity is accompanied by particle uptake. Preliminary results described in chapter 7 suggest that PA nanoplastics are indeed internalized in bronchial epithelial cells. Although the milled (top-down) amorphous MNPs applied in this thesis are considered to be more environmentally relevant than spherical PS beads, other environmental factors are not taken into account. Therefore, in chapter 7 we present some preliminary toxicity data of UV-weathered particles. Whereas pristine PA nanoplastics highly induced a pro-inflammatory and cytotoxic response in bronchial epithelial cells, UV-weathered PA nanoplastics did not induce these effects. Linking physicochemical properties of (weathered) MNPs with adverse outcomes should further inform us about potential health effects of airborne MNPs.","auteur":"Irene Gosselink","auteur_slug":"irene-gosselink","publicatiedatum":"30 juni 2026","taal":"EN","url_flipbook":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/ebook\/irenegosselink?iframe=true","url_download_pdf":"https:\/\/ebook.proefschriftmaken.nl\/download\/70aca687-88a5-4d9b-9de7-b70cdaa68535\/optimized","url_epub":"","ordernummer":"18814","isbn":"978-94-6534-466-9","doi_nummer":"","naam_universiteit":"Universiteit Maastricht","afbeeldingen":15583,"naam_student:":"","binnenwerk":"","universiteit":"Universiteit Maastricht","cover":"","afwerking":"","cover_afwerking":"","design":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/15581","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/us_portfolio"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/7"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=15581"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/15581\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":15584,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio\/15581\/revisions\/15584"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media\/15582"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=15581"}],"wp:term":[{"taxonomy":"us_portfolio_category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.proefschriftmaken.nl\/en\/wp-json\/wp\/v2\/us_portfolio_category?post=15581"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}