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Untersuchung ökotoxischer Effekte von faser- und plättchenförmigen neuartigen Materialien für die Ableitung angepasster Prüfstrategien

Faser- und plättchenförmige neuartige Materialien wie beispielswiese Kohlenstoffnanoröhrchen, Graphene oder MXene weisen außergewöhnliche mechanische, elektronische, optische und chemische Eigenschaften auf. Sie werden daher für eine Vielzahl von Anwendungen untersucht. Diese umfassen beispielsweise optoelektronische Anwendungen (z.B. Solarzellen, Leuchtdioden), Sensortechnik, Verbundmaterialien (z.B. für elektrische Leitfähigkeit, EMV-Abschirmung), Energiespeicherung, Katalysatoren oder Textilien (z.B. für elektrische Leitfähigkeit, Flammschutz). Faser- und plättchenförmige neuartige Materialien können aufgrund ihrer Eigenschaften methodische Herausforderungen für die regulative Risikobewertung gemäß EU-Chemikalienrecht mit sich bringen. Welche Mechanismen zur ökotoxischen Wirkung dieser Materialien beitragen, ist wenig untersucht. Zudem besteht die Besorgnis, dass mögliche ökotoxische Wirkungen der Materialien über die klassischen Methoden nicht ausreichend aufgeklärt werden können. Somit besteht der Bedarf geeignete Prüfstrategien zu entwickeln, die es ermöglichen relevante Mechanismen und (sub)letale Effekte zu identifizieren, die eine spezifische Einschätzung des ökotoxischen Potentials faser- und plättchenförmiger neuartiger Materialien erlauben. In dem Vorhaben sollen daher besondere Wirkmechanismen und relevante (sub)letale Effekte dieser Materialien recherchiert werden. Davon ausgehend soll abgeleitet werden, welche Prüfsysteme zum Einsatz kommen müssen, um spezifische Aussagen zur Ökotoxikologie dieser Materialien vornehmen zu können. Ausgewählte Prüfsysteme sollen exemplarisch anhand von ausgewählten faser- und plättchenförmigen Materialien erprobt und adaptiert werden. Auf diese Weise sollen Empfehlungen abgeleitet werden, wie nicht-klassische Effekte im Rahmen der Umweltrisikobewertung solcher Materialien berücksichtigt werden könnten und welche weiteren Schritte vorgenommen werden müssten.

TechnoTox

Zukünftig wird ein steigender Verbrauch von nanofunktionalisierten Textilien erwartet. Dabei kommen möglicherweise neue Nano-Materialien zum Einsatz, die in den bisherigen Risikountersuchungen noch nicht berücksichtigt wurden. Daher besteht weiterhin ein Bedarf an aussagekräftigen Prüfmethoden bezüglich der Wirkung der Nano-Materialen und deren toxikologischen Eigenschaften. Im Rahmen des Projektes 'TechnoTox' wird untersucht, ob nano-funktionalisierte Textilien sicher für Mensch und Umwelt sind. Es werden Daten zum Verhalten, Verbleib und zur biologischen Wirkung nano-funktionalisierter faserbasierter Werkstoffe in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen erarbeitet und eine exemplarische Risikoabschätzung durchgeführt. Im Verlauf des Vorhabens werden zudem Methoden entwickelt, die den Nachweis und die Charakterisierung von Nano-Partikeln sowie die Beurteilung ihres human- und ökotoxikologischen Gefährdungspotenzials in relevanten Umweltmedien ermöglichen. Das Projekt wird in enger Kooperation zwischen Wissenschaft und Industrie durchgeführt. Alle Teilnehmer wollen durch die Projektteilnahme ihre eigenen Entwicklungen zu nanotechnologisch modifizierten Textilien vorantreiben und durch eine begleitende und ergänzende Prüfmethodik risikotechnisch absichern. Die Einbindung von Wirtschaftsunternehmen verfolgt dabei einen interdisziplinären Ansatz. Dieser wird am Beispiel der textilen Kette baden-württembergischer Unternehmen durchgeführt. Das in diesem Vorhaben verfolgte Konzept zielt darauf ab, die Wettbewerbsfähigkeit der innovativen Unternehmen auszubauen, welche Nano-Produkte herstellen und Nano-Materialien beziehungsweise nanotechnologisch funktionalisierte Materialien verarbeiten, sowie die verantwortungsbewusste Nutzung der Nanotechnologie zu unterstützen. Für das Projektziel wird ein komplementärer Lösungsansatz gewählt, in dem physikalische Materialuntersuchungen zur Exposition direkt an wirkungsbezogene biologische Untersuchungen gekoppelt werden. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden zusammengeführt und auf die Übereinstimmung von Effekten (z.B. der Wirkkonzentration) hin bewertet. Die Ermittlung von Partikeleigenschaften und -wirkungen an realen Produkten ermöglicht eine umfassende Gefährdungs- und Risikoabschätzung für nanotechnologisch funktionalisierte Faserbasierte Werkstoffe in Verbrauchsprodukten.

Automation der Sammlung und Auswertung umwelttoxikologisch relevanter Daten

Im Rahmen von systematisch vorbereiteten Laengs- und Querschnittsstudien werden Daten gesammelt, die sich auf die Belastung der Menschen in Schleswig-Holstein mit Umweltchemikalien beziehen. Zur Erfassung und Vorauswertung dient ein Mehrplatzsystem Siemens 6.620. Die vollstaendige - im wesentlichen mathematisch-statistische - Auswertung geschieht in der Datenzentrale Schleswig-Holstein auf Grossrechenanlagen (IBM, Siemens). Auf dem Mehrplatzsystem wird ein eigenes Literaturinformationssystem LUMTOX erstellt, das Dokumente beliebiger Art mit Bezug zur Umwelttoxikologie enthaelt. Ergaenzend zum eigenen Literaturbestand verfuegt die Untersuchungsstelle ueber ein Terminal mit Anschluss an relevante Informationszentren in Europa (ueber EURONET).

Aquatische Oekotoxikologie von Pflanzenschutzmitteln

A) Verhuetung oekologischer Schaedigungen der Oberflaechengewaesser bei der Anwendung von Pflanzenschutzmitteln B) Untersuchungen zum Verhalten von Pflanzenschutzmitteln in Gewaessern; Wirkung auf Fauna und Flora. Bewertung dieser Wirkungen in ihrer Bedeutung fuer das Oekosystem. Erarbeitung von Expositionsmodellen fuer die Abschaetzung von Kontaminationsrisiken bei der Anwendung von Pflanzenschutzmitteln. Untersuchungen zu interaktiven Wirkungen von Chemikalien auf Gewaesserorganismen. C) Laborversuche, Daten- und Literaturauswertung.

Oekotoxikologische Probleme in den Tropen und Subtropen, Teil 2: Untersuchungen zur Wirkung gasfoermiger Luftverunreinigungen und kupferhaltiger Fungizide

Infolge zunehmender Industrialisierung von Entwicklungs- und Schwellenlaendern und dem Transfer umweltbelastender Produktion aus den Industrielaendern in die Dritte Welt ist in den Laendern der Tropen und Subtropen eine zunehmende Umweltzerstoerung zu beobachten. Gleichzeitig ist die Kenntnis ueber Methoden zur Erfassung und Bewertung von Imissionswirkungen in diesen Laendern noch sehr gering. Die Industrienationen sind hier aufgefordert, Hilfestellung zu leisten. In Zusammenarbeit mit brasilianischen Institutionen werden Untersuchungen durchgefuehrt zur Empfindlichkeit brasilianischer Pflanzenarten gegenueber gasfoermigen Luftverunreinigungen und Schwermetallen, zur Entwicklung und Erprobung von Bioindikationsverfahren fuer diese Schadstoffe und zur Wirkung auf Oekosysteme.

Nachweisbare Umweltschaeden im Sektionsgut

Strontium 90 entsteht als Spaltprodukt bei Kernwaffenversuchen und wird im Knochen eingelagert. Nur durch Messung von Strontium 90 am menschlichen Knochen ist die tatsaechliche Belastung durch den Beta-Strahler bestimmbar. Hierzu werden Oberschenkelknochen von Leichen aus dem Sektionsgut asserviert, auf eine gleichmaessige Repraesentierung der Lebensalter wird geachtet.

Daten zu innovativen Materialien für Nachhaltigkeit und Transfer, MANTRA - Daten zu innovativen Materialien für Nachhaltigkeit und Transfer

Nachweis subletaler Veraenderungen bei Aalen und anderen Fischen unter dem Einfluss von organischen Chemikalien

Untersuchungen zu subletalen Wirkungen niederer Konzentrationen von Schadstoffen, die 1986 nach dem Lagerbrand in Basel das Fischsterben im Rhein verursachten. Ziel: (1) Erfassung der Reaktion von Fischen auf sehr niedrige, umweltrelevante Schadstoffkonzentrationen, (2) biologische Erklaerung des Fischsterbens 1986 (3) Besonderheiten des Aals in der Reaktion auf Schadstoffe, und (4) Korrelation zwischen strukturellen und funktionellen schadstoffinduzierten Veraenderungen. Erfassung struktureller und funktioneller Parameter in Leber, Niere, Kiemen , Darm und Milz von Aal, Regenbogenforelle, Goldorfe und Zebrabaerbling. Untersuchte Pestizide: Atrazin, Endosulfan, Lindan, Disulfoton und Dinitro-o-kresol in Einzel- und Kombinationsexperimenten.

Oecotoxikologische Wirkungen von Chemikalien (Risk Assessment, Umweltchemie, Ecoepidemiology)

Die SNG/Saguf ist in der Secotex vertreten, die jaehrlich zwei bis drei internationale wissenschaftliche Tagungen organisiert. Schwerpunkte der Taetigkeit betreffen die Quantifizierung von Umweltqualitaetsaspekten, die Erkennung von Relevanten Umweltbelastungen, die Erforschung der Kreislaeufe und der Wirkungen auf Pflanzen, Tiere (und Menschen), sowohl auf Individuen, wie auf Arten und Lebensgemeinschaften (inkl. Wechselwirkungen in allen Phasen). Mit Modellen wird versucht, Zusammenhaenge zu erfassen. Publikationsorgan ist Ecotoxikology and Environmental Safety (Acad.Press). 1984 fanden zwei Symposien statt: 24./25. Mai 1984 in Interlaken: Technical Organic Additives and the Environment 12./14. Sept. 1984 in Schmallenberg: Bioavailability of Environmental Chemicals.

Entwicklung von monoklonalen Antikoerpern zum Nachweis von Regenbogenforellen Vitellogenin

Vitellogenin ist bei oviparen Vertebraten und sehr vielen Invertebraten die Vorstufe der Dotterproteine. Es kommt in weiblichen Tieren in ihrer reproduktiven Phase in sehr hohen Konzentrationen vor. In Maennchen fehlt es dagegen fast gaenzlich. Die Vitellogeninsynthese erfolgt in der Leber unter der Kontrolle von Oestrogenen. Vitellogenin wird schliesslich von der Leber ueber den Blutkreislauf in das Ovar transportiert, wo es in den Oocyten in die entsprechenden Dotterproteine Lipovitellin und Phosvitin gespalten wird. Durch exogen appliziertes Oestrogen laesst sich auch in maennlichen Organismen eine nennenswerte Vitellogeninsynthese beobachten (mg/mL-Bereich). Der Vitellogeningehalt im Plasma maennlicher Organismen kann daher zum Biomonitoring von oestrogen wirksamen Verbindungen in der Umwelt genutzt werden. Mit Hilfe der Hybridomatechnologie wurden Antikoerper gegen Vitellogenin der Regenbogenforelle hergestellt. Die Antikoerper zeichnen sich durch ihre Nachweisgrenze von 250 myg/L Vitellogenin und ihre hohe Selektivitaet aus. Die Technologie rekombinanter Antikoerper soll es in Zukunft ermoeglichen, massgeschneiderte Antikoerper gegen Vitellogenin anderer Spezies auf sehr schnelle und kosteneffektive Weise zu erhalten.

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