Arbeitsmedizinische und toxikologische Relevanz der Löslichkeit von Stäuben

Status:

laufend

Zielsetzung:

Der weitaus größte Teil der Gesundheitsschädigungen mit Todesfolge durch berufliche Expositionen wird durch die inhalative Aufnahme von Partikeln verursacht. Welche Partikeleigenschaften die bei Einatmung verursachte gesundheitsschädliche Wirkung voraussagen, ist nicht vollständig bekannt. Die biologische Löslichkeit als Löslichkeit in der Lunge und/oder Zelle kann entscheidend für die toxische Wirkung auf den Menschen sein und bei neuen, noch nicht untersuchten Partikeln, eine schnelle Einschätzung der Wirkung bieten.

Diese ist von der Wasserlöslichkeit abzugrenzen, die bis jetzt zur Definition der Biobeständigkeit (z. B. nach TRGS* 527) herangezogen wurde. Dementsprechend schlägt auch das DF4nanoGrouping der EU vor, Nanomaterialien nach ihrer spezifischen Wirkungsweise zu gruppieren. Bis jetzt fehlen allerdings valide Nachweismethoden.

In dem vorgeschlagenen Projekt sollen die Grundlagen geschaffen werden, um die biologische Löslichkeit von Partikeln und deren toxikologische Auswirkungen zu bewerten. Im Zellansatz werden Partikel mit verschiedenen biologischen Löslichkeiten und Wirkungen synthetisiert, eingehend charakterisiert und erprobt. Eingeschlossen werden als "unlöslich" angesehene Stäube, d. h. Zinkoxid, Bariumsulfat und alpha-Aluminiumoxid (Korund), bei denen eine gewisse biologische Löslichkeit beschrieben oder vermutet wird. Die Vorhersagekraft der biologischen Löslichkeit für die toxische Wirkung soll dabei mit den üblichen am IPA etablierten Zelltests erfasst werden. Zusätzlich sollen Biomarker bestimmt werden, die später in Expositionsstudien mit Probanden zum Effektmonitoring genutzt werden können.

Der weitaus größte Teil der Gesundheitsschädigungen mit Todesfolge durch berufliche Expositionen wird durch die inhalative Aufnahme von Partikeln verursacht. Welche Partikeleigenschaften die bei Einatmung verursachte gesundheitsschädliche Wirkung voraussagen, ist nicht vollständig bekannt. Die biologische Löslichkeit als Löslichkeit in der Lunge und/oder Zelle kann entscheidend für die toxische Wirkung auf den Menschen sein und bei neuen, noch nicht untersuchten Partikeln, eine schnelle Einschätzung der Wirkung bieten.

Diese ist von der Wasserlöslichkeit abzugrenzen, die bis jetzt zur Definition der Biobeständigkeit (z. B. nach TRGS 527) herangezogen wurde. Dementsprechend schlägt auch das DF4nanoGrouping* der EU vor, Nanomaterialien nach ihrer spezifischen Wirkungsweise zu gruppieren. Bis jetzt fehlen allerdings valide Nachweismethoden.

In dem vorgeschlagenen Projekt sollen die Grundlagen geschaffen werden, um die biologische Löslichkeit von Partikeln und deren toxikologische Auswirkungen zu bewerten. Im Zellansatz werden Partikel mit verschiedenen biologischen Löslichkeiten und Wirkungen synthetisiert, eingehend charakterisiert und erprobt. Eingeschlossen werden als "unlöslich" angesehene Stäube, d. h. Zinkoxid, Bariumsulfat und alpha-Aluminiumoxid (Korund), bei denen eine gewisse biologische Löslichkeit beschrieben oder vermutet wird. Die Vorhersagekraft der biologischen Löslichkeit für die toxische Wirkung soll dabei mit den üblichen am IPA etablierten Zelltests erfasst werden. Zusätzlich sollen Biomarker bestimmt werden, die später in Expositionsstudien mit Probanden zum Effektmonitoring genutzt werden können.

* Technische Regeln für Gefahrstoffe (TRGS)
** decision-making framework for the grouping and testing of nanomaterials

Aktivitäten/Methoden:

Umfangreiche Untersuchungen der Löslichkeit von "unlöslichen" Partikeln unter simulierten in-vivo-Bedingungen und deren Korrelation mit Grenzwerten und arbeitsmedizinischen Anforderungen stehen im Zentrum des Projektes.

Lösliche und unlösliche Stäube (Partikel) werden hergestellt, eingehend chemisch-physikalisch charakterisiert und anschließend die Wirkungen in einem funktionellen, schon in den Vorgängerstudien erfolgreich eingesetzten in vitro-Assay (PICMA ) verglichen. Der Test bildet die Partikel-induzierte Einwanderung von Entzündungszellen (Makrophagen und Granulozyten) in die Lunge ab. Ergänzend wird die Änderung der Genexpression dieser Zellen untersucht. Auf der Proteinebene wird die Generierung von Biomarkern der Chemotaxis und der Entzündung aus Zellüberständen mittels ELISA quantifiziert. Schließlich erfolgt auf der Basis der gewonnenen Daten die toxikologische Beurteilung der Partikel.

*Partikel-induzierter Zellmigrationstest
** Enzyme-linked Immunosorbent Assay ELISA: Verfahren zum Nachweis bestimmter Moleküle in Körperflüssigkeiten

Stand: