Due to their beneficial properties, the use of zinc oxide nanoparticles (ZnO NP) is constantly increasing, especially in consumer-related areas, such as food packaging and food additives, which is leading to an increased oral uptake of ZnO NP. Consequently, the aim of our study was to investigate the cellular uptake of two differently sized ZnO NP (<50 nm and <100 nm; 12-1229 (micro)mol/L) using two human intestinal cell lines (Caco-2 and LT97) and to examine the possible resulting toxic effects. ZnO NP (<50 nm and <100 nm) were internalized by both cell lines and led to intracellular changes. Both ZnO NP caused time- and dose-dependent cytotoxic effects, especially at concentrations of 614 (micro)mol/L and 1229 (micro)mol/L, which was associated with an increased rate of apoptotic and dead cells. ZnO NP < 100 nm altered the cell cycle of LT97 cells but not that of Caco-2 cells. ZnO NP < 50 nm led to the formation of micronuclei in LT97 cells. The Ames test revealed no mutagenicity for both ZnO NP. Our results indicate the potential toxicity of ZnO NP after oral exposure, which should be considered before application. © 2021 by the authors
Background The chemical quality of drinking water is widely unknown in low-income countries. Objective We conducted an exploratory study in Manhiça district (Mozambique) to evaluate drinking water quality using chemical analyses and cell-based assays. Methods We measured nitrate, fluoride, metals, pesticides, disinfection by-products, and industrial organochlorinated chemicals, and conducted the bioassays Ames test for mutagenicity, micronuclei assay (MN-FACS), ER-CALUX, and antiAR-CALUX in 20 water samples from protected and unprotected sources. Results Nitrate was present in all samples (median 7.5†mg/L). Manganese, cobalt, chromium, aluminium, and barium were present in 90-100% of the samples, with median values of 32, 0.6, 2.0, 61, 250†(mirco)g/l, respectively. Manganese was above 50†ÎÌg/l (EU guideline) in eight samples. Arsenic, lead, nickel, iron, and selenium median values were below the quantification limit. Antimony, cadmium, copper, mercury, zinc and silver were not present. Trihalomethanes, haloacetic acids, haloacetonitriles and haloketones were present in 5-28% samples at levels </=4.6†(micro)g/l. DDT, dieldrin, diuron, and pirimiphos-methyl were quantified in 2, 3, 3, and 1 sample, respectively (range 12-60†ng/L). Fluoride was present in one sample (0.11†mg/l). Trichloroethene and tetrachloroethene were not present. Samples were negative in the in vitro assays. Significance Results suggest low exposure to chemicals, mutagenicity, genotoxicity and endocrine disruption through drinking water in Manhiça population. High concentration of manganese in some samples warrants confirmatory studies, given the potential link to impaired neurodevelopment. © 2021, The Author(s), under exclusive licence to Springer Nature America
The aim of this interdisciplinary research project in North Rhine-Westphalia (NRW), Germany, entitled "Elimination of pharmaceuticals and organic micropollutants from waste water" involved the conception of cost-effective and innovative waste-water cleaning methods. In this project in vitro assays, in vivo assays and chemical analyses were performed on three municipal waste-water treatment plants (WWTP). This publication focuses on the study of the in vitro bioassays. Cytotoxic, estrogenic, genotoxic and mutagenic effects of the original as well as enriched water samples were monitored before and after wastewater treatment steps using MTT and PAN I, ER Calux and A-YES, micronucleus and Comet assays as well as AMES test. In most cases, the measured effects were reduced after ozonation, but in general, the biological response depended upon the water composition of the WWTP, in particular on the formed by-products and concentration of micropollutants. In order to be able to assess the genotoxic and/or mutagenic potential of waste-water samples using bioassays like Ames test, Comet assay or micronucleus test an enrichment of the water sample via solid-phase extraction is recommended. This is in agreement with previous studies such as the "ToxBox"-Project of the Environmental Agency in Germany. © 2022 Informa UK Limited
Die moderne Industriegesellschaft hat in den vergangenen Jahrzehnten rund 100.000 neue Chemikalien hervorgebracht. Tag für Tag gelangen diese unter anderem über Abwässer in Oberflächengewässer und teilweise auch durch die Verwendung dieses Wassers in der Trinkwasseraufbereitung ins Trinkwasser. Besonders problematisch ist, dass nicht eine einzelne Substanz, sondern eine Mischung aller Substanzen in die Umwelt gelangen kann. Das Grundprinzip der Gewässer- und Abwasserüberwachung besteht im Nachweis einzelner Substanzen beziehungsweise Substanzgruppen mittels chemischer Analytik. Zu diesen Substanzen gehören natürliche und synthetische Verbindungen sowie deren Umwandlungsprodukte. Veranschaulichen lässt sich dies mit einem Eisberg. Alles, was Betrachter sehen können und somit bekannt ist, lässt sich auch analysieren. Dies entspricht der Spitze des Eisbergs. Welches Wissen bleibt unterhalb der Wasseroberfläche noch verborgen? Um nun mehr über das „Verborgene unter der Wasseroberfläche“ zu erfahren, etablierte das LANUV Anfang 2019 die wirkungsbezogene Analytik zum vorsorgenden Gewässerschutz. Foto: LANUV/D. Krauthausen Foto: LANUV/D. Krauthausen Foto: LANUV/D. Krauthausen Das Prinzip der wirkungsbezogenen Analytik beruht darauf, dass in einem Screening-Ansatz nicht einzelne Wirkstoffe, sondern biologische Wirkungspotenziale der Gesamtprobe in ausgewählten Zielsystemen, wie zum Beispiel Zellkulturen, nachgewiesen werden. Diese werden im alltäglichen Sprachgebrauch oft als „Effekte“ oder „Wirkungen“ bezeichnet. Die biologischen Wirkungspotenziale finden auf zellulärer Ebene statt und sind dadurch sehr selektiv. Zudem bieten sie den Vorteil, dass auch Wirkungen unbekannter Substanzen und Mischungstoxizitäten erfasst werden können. Das LANUV führt die Untersuchungen zum Nachweis hormonähnlicher, gentoxischer und mutagener Wirkungspotenziale mit gentechnisch veränderten eukaryotischen Zellen in vitro und mit Hefe- und Bakterienzellen durch. In der Regel handelt es sich bei den eukaryotischen Zellen um Krebszellen, die unter standardisierten Laborbedingungen permanent wachsen können. Dank schnellerer und kostengünstigerer Analysemethoden können viele Tierversuche ersetzt werden. Solche Analysen sind hervorragend geeignet, um eine erste Risikoabschätzung bezüglich der untersuchten Endpunkte vornehmen zu können. Hormonähnliche Wirkungspotenziale Hormonähnliche Substanzen, sogenannte endokrine Disruptoren, stehen im Verdacht, die Gesundheit von Mensch und Tier zu beeinträchtigen, indem sie in deren natürlichen Hormonhaushalt eingreifen. Zu den essentiellen Funktionen des Hormonsystems zählen das Gleichgewicht der physiologischen Körperfunktionen wie zum Beispiel Blutdruck und Körpertemperatur, die Fortpflanzung, die Entwicklung und das Verhalten eines Individuums. Diese und viele andere Funktionen werden in den Zielgeweben über Hormone und entsprechende Hormonrezeptoren reguliert. Um nun beurteilen zu können, welche Substanzen im Wasser für hormonähnliche Wirkungen verantwortlich sind, kann die hohe Selektivität von Hormonrezeptoren genutzt werden. Die Rezeptoren funktionieren dabei nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip. Liegt eine Östrogen-wirkende Substanz vor, wie beispielsweise der Wirkstoff der Antibabypille (17α-Ethinylestradiol), bindet die Substanz an den Östrogenrezeptor. Im Zellkern des Testorganismus wird dadurch ein Prozess aktiviert, durch den ein Enzym gebildet wird. Dieses Enzym kann nach Zugabe eines spezifischen Substrats mittels Lumineszenzmessung erfasst werden. Dadurch ist es möglich, auf die Menge der Östrogen-wirkenden Substanzen, die an den Rezeptor gebunden sind, zurückzurechnen. Aber auch Umwelthormone können das Hormonsystem stören. Dazu gehören beispielsweise Flammschutzmittel, Bestandteile von Kunststoffen, Inhaltsstoffe von Kosmetika und Reinigungsmitteln und Wirkstoffe von Medikamenten im Wasser. Foto: LANUV/D. Krauthausen Foto: LANUV/D. Krauthausen Gentoxische und mutagene Wirkungspotenziale Zur Früherkennung reversibler oder irreversibler Schäden des Erbguts (DNA) durch chemische Substanzen können Wirkungstests eingesetzt werden. Um das sogenannte gentoxische Potenzial abschätzen zu können, müssen mindestens drei unterschiedliche Endpunkte beurteilt werden, da jedes dieser Ereignisse in die Entstehung von Krebs und von vererbbaren Krankheiten involviert sein kann: Foto: LANUV/D.Krauthausen Der Mikrokerntest erkennt Änderungen der Chromosomenzahl und strukturelle Schäden der DNA. Foto: LANUV/D.Krauthausen Der Ames-Test identifiziert Genmutationen. Seine Bewertungssicherheit kann durch den parallelen Einsatz des umu-Testes erhöht werden. Foto: LANUV/D.Krauthausen Der umu-Test wird seit 1997 durch das Landesumweltamt NRW beziehungsweise als Nachfolgeorganisation durch das LANUV standardisiert im Vollzug eingesetzt und hat 2019 Einzug in die Parameterliste der akkreditierten Verfahren gefunden. Hormonähnliche Substanzen, sogenannte endokrine Disruptoren, stehen im Verdacht, die Gesundheit von Mensch und Tier zu beeinträchtigen, indem sie in deren natürlichen Hormonhaushalt eingreifen. Zu den essentiellen Funktionen des Hormonsystems zählen das Gleichgewicht der physiologischen Körperfunktionen wie zum Beispiel Blutdruck und Körpertemperatur, die Fortpflanzung, die Entwicklung und das Verhalten eines Individuums. Diese und viele andere Funktionen werden in den Zielgeweben über Hormone und entsprechende Hormonrezeptoren reguliert. Um nun beurteilen zu können, welche Substanzen im Wasser für hormonähnliche Wirkungen verantwortlich sind, kann die hohe Selektivität von Hormonrezeptoren genutzt werden. Die Rezeptoren funktionieren dabei nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip. Liegt eine Östrogen-wirkende Substanz vor, wie beispielsweise der Wirkstoff der Antibabypille (17α-Ethinylestradiol), bindet die Substanz an den Östrogenrezeptor. Im Zellkern des Testorganismus wird dadurch ein Prozess aktiviert, durch den ein Enzym gebildet wird. Dieses Enzym kann nach Zugabe eines spezifischen Substrats mittels Lumineszenzmessung erfasst werden. Dadurch ist es möglich, auf die Menge der Östrogen-wirkenden Substanzen, die an den Rezeptor gebunden sind, zurückzurechnen. Aber auch Umwelthormone können das Hormonsystem stören. Dazu gehören beispielsweise Flammschutzmittel, Bestandteile von Kunststoffen, Inhaltsstoffe von Kosmetika und Reinigungsmitteln und Wirkstoffe von Medikamenten im Wasser.
Das Projekt "Identitaet, Transformation und oekotoxikologische Bedeutung mutagener organischer Verbindungen in der Aussenluft (Fortsetzung)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Hygiene-Institut, Abteilung Hygiene und Medizinische Mikrobiologie durchgeführt. Im laufenden Projekt des Antragstellers konnte ua gezeigt werden, dass Ballungsraeume Quellen fuer mutagen wirksame organische Luftschadstoffe darstellen. Da die Identitaet der Verbindungen, die den groessten Anteil an dieser Aktivitaet haben, unbekannt ist, kann deren oekosystemare Bedeutung nicht abgeschaetzt werden. Ziel des Folgeprojektes ist es daher, die Identitaet dieser Verbindungen zu ermitteln. Das Schicksal dieser Einzelverbindungen in der Umwelt soll nachfolgend untersucht werden, um die oekotoxikologische Wirkung und Relevanz mutagener Stoffe in der Aussenluft aufzuzeigen. Zur Analyse werden die im Vorprojekt gewonnenen Luftextrakte verwendet, die Extrakte vom Glasfaserfilter und vom PU-Filter werden getrennt untersucht. Die Gesamtextrakte werden durch praeparative HPLC getrennt und die Fraktionen werden im Biotest untersucht. Es ist geplant, die Fraktionen im Ames Test, im Comet Assay, auf Cytotoxizitaet sowie auf ihre Induktionswirkung fuer heat-shock-proteins zu testen. Mit dem Post-labeling Assay soll die Adduktbildungskapazitaet der Fraktionen untersucht werden. Weiterhin wird eine Kooperation mit anderen PAOe-Arbeitsgruppen angestrebt, um die Fraktionen auch auf andere, oekotoxikologisch relevante Endpunkte pruefen zu lassen. Ziel ist es, die wichtigsten chemischen Verbindungen zu identifizieren, die fuer die beobachteten Wirkungen in Frage kommen. Die aktiven Fraktionen werden daher mit verschiedenen instrumentellen Methoden weiteruntersucht. Zeitlich parallel wird der Probenahmestandort Mannheim mit dem Routineverfahren (Ames-Test) engmaschig weiteruntersucht. Ziel ist es hierbei, die im laufenden Projekt grundsaetzlich festgestellten Korrelationen auch fuer kuerzere Zeitintervalle aufzuzeigen (oder auszuschliessen). Auch aus der Korrelation zu bestimmten gasfoermigen Schadstoffen sollen Hinweise auf die Quelle und das Schicksal dieser Verbindungen abgeleitet werden. Gesamtziel ist es, neue Erkenntnisse zu Quellen, Transformation und zur oekosystemaren Bedeutung luftgetragener mutagener Schadstoffe zu gewinnen. Die in der Aussenluft vorhandene mutagene Aktivitaet (im Ames-Test) wird im allgemeinen auf die Anwesenheit von polycyclischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) zurueckgefuehrt. Neuere Arbeiten haben jedoch gezeigt, dass diese allenfalls fuer einen gewissen Anteil der Aktivitaet verantwortlich gemacht werden koennen. Zudem ist nachgewiesen worden, dass der Grossteil der genotoxischen Aktivitaet der organischen Luftschadstoffextrakte polaren Verbindungen zukommt. Ihre eigentliche Identitaet und ihr Verhalten in der Umwelt sind jedoch weiterhin unbekannt. Diese mutagenen organischen Luftschadstoffextrakte sind Gegenstand der hier vorgestellten Untersuchungen. Im Rahmen dieses PAOe-Projektes wurden an acht Stellen in Baden-Wuerttemberg (Mannheim, Karlsruhe, Stuttgart, Reutlingen, Freiburg, Freudenstadt, Weil und Kaelbelescheuer im Hochschwarzwald) von Januar 1993 bis Dezember 1994 in regelmaessigen Abstaenden ...
Das Projekt "Nachweis und Identifizierung genotoxischer, krebserzeugender Holzinhaltsstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität-Gesamthochschule Essen, Fachbereich 14 Medizin, Institut für Hygiene und Arbeitsmedizin durchgeführt. Anlass: Vermehrt Adenokarzinome bei Beschaeftigten in der Holzverarbeitung, Annahme eines ursaechlichen Zusammenhangs mit inhaliertem Holzstaub und Diskussion der Einordnung von Holzstaub unter Gruppe III A 1 der MAK-Werte-Liste. Ziel: Gesicherte Erkenntnisse ueber das kanzerogene Potential von Holzstaub, Isolierung und Identifizierung krebserzeugender Holzinhaltsstoffe, Vergleich verschiedener Holzarten. Methodik: Extraktion und Fraktionierung mutagener Verbindungen aus definierten Holzstaeuben; Ames-Test; bei Nachweis mehrerer mutagener Verbindungen, Reduzierung auf die Verbindung mit der hoechsten Mutagenitaet. Umsetzung geplant: Gesicherte Entscheidung der MAK-Wert-Kommission ggf. Anpassung der Praeventionsmassnahmen. Zwischenergebnisse: Formaldehyd als genuiner Holzinhaltsstoff wurde nicht gefunden. Die saeulenchromatographische Abtrennung einer gereinigten Unterfraktion mit sehr hoher Mutagenitaet ist gelungen. Im Hautpinselungsversuch mit Buchenholzextrakten haben sich in 34 von 280 Faellen Tumore entwickelt. Dieses Ergebnis spricht fuer die Hypothese, dass Buchenholz genotoxische Cancerogene enthaelt. In weiteren Untersuchungen wurden die chemischen Lignin-Abbauprodukte des Buchenholzes isoliert und auf Gentoxizitaet getestet. Die Abbauprodukte mit einem Molekulargewicht von 250-300 waren hoch mutagen. Diese Fraktion wird auf Kanzerogenitaet auf Maeusehaeut getestet.
Das Projekt "Bewertung der Mutagenitaet von Krankenhausabwasser am Beispiel des Kreiskrankenhauses Offenburg" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Universitätsklinikum, Institut für Infektionsprävention und Krankenhaushygiene durchgeführt. In Krankenhausabwasser haben sich einige Teilstroeme in einigen Krankenhaeusern mit mutagener Aktivitaet identifizieren lassen. Die Quellen fuer die festgestellte Mutagenitaet sollten festgestellt werden und der Befund bewertet werden. Trotz umfangreicher Messungen auch in Teilstroemen konnten die Quellen fuer die wiederholt gemessene mutagene und genotoxische Aktivitaet nicht identifiziert werden. Die Aktivitaet wurde im Zahn-Wellens-Test eliminiert. Die Frage nach der Bewertbarkeit von in Umweltmatrizes gemessener genotoxischer oder mutagener Aktivitaet bleibt offen.
Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Umweltbundesamt durchgeführt. Ziel des Teilprojekts ist es, durch den Einsatz von flexiblen Teststrategien Gefährdungspotenziale zu erfassen und deren Humanrelevanz zu charakterisieren. Das theoretische Konzept basiert auf der Annahme, dass nicht vorrangig das toxikologische Risiko (Hochdosis-Mechanismen) eines Schadstoffes, sondern dessen toxikologische Sicherheit (Niedrigdosis-Bereich) charakterisiert werden muss. Generell werden im TP alle Verfahrensschritte und analytisch identifizierten Einzelsubstanzen toxikologisch bewertet. Die Ergebnisse sind für die Ausrichtung der Verfahrensschritte von erheblicher Bedeutung. Zum Einsatz kommt eine umfassende Teststrategie, die sowohl verfahrensspezifische (hier: Ozonung) als auch stoffspezifische Effekte (hier: Beeinflussung des Metabolismus durch polare Substanzen) erfasst. Alle komplexen Gemische bzw. Einzelsubstanzen werden zunächst auf ihre zytotoxische Wirkung getestet. Über die Zeit und bei gegebener Exposition kann Zytotoxizität zu adversen Effekten führen. In einer zweiten Stufe wird die Gentoxizitätsprüfung vorgenommen, und zwar entsprechend der festgeschriebenen Teststrategie: Kombination von bakteriellen Testverfahren zum Nachweis von Genmutationen (Ames-Test) und Nachweis von Chromosomenschäden (Mikrokerntest) in der Säugerzellkultur. Auf der Basis aller Messergebnisse kann eine Bewertung des gentoxischen Gefährdungspotenzials im Sinne einer Ja/Nein-Entscheidung vorgenommen werden. Alle positiven Befunde werden in 'humanifizierten' Zellkulturmodellen verifiziert. Die Festschreibung harmonifizierter Teststrategien bildet die Basis für die Übertragung in den regulativen Bereich.
Das Projekt "Untersuchung und Bewertung von PAK und Nitro-PAK nach einem Schwelbrand" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Hygiene-Institut durchgeführt. Nach einem Schwelbrand, der insbesondere durch eine intensive Russentwicklung gekennzeichnet war, wurden am Brandherd Wisch- und Luftproben entnommen. Die Proben wurden per GC/MS auf ihren Gehalt an PAK (EPA-Liste) und Nitro-PAK untersucht, die Mutagenitaet einzelner Proben wurde im Ames-Test und im HGPRT-Rest an CHO-Zellen untersucht.
Das Projekt "Teilprojekt 8" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Konrad-Zuse-Zentrum für Informationstechnik Berlin (ZIB) durchgeführt. Es soll ein neuer Weg beschritten werden, bei dem durch den Einsatz von Interaktionsanalysen mit biologisch relevanten Zielstrukturen für die bekannten TPs der Ausgangssubstanz ein Transformationsproduktraum ('transformation product object space', TPOS) definiert wird. Ein formalisiertes Ordnungssystem sorgt dann dafür, dass mit vertretbarem Arbeitsaufwand die relevanten TPs in die humantoxikologische Risikobewertung gelangen. Summenbewertungen sollen evaluiert werden, die den gesamten TPOS umfassen. Am ZIB werden Bindungsstudien mit Zielsubstanzen und deren Transformationsprodukte (TPs) durchgeführt. Dazu werden moleküldynamische Betrachtungen (Entropie) und neue mathematisch motivierte Freie-Energie-Schätzer verwendet. Zunächst werden Methoden zur Evaluierung des TP-Raumes etabliert, dann werden prädiktive Modelle zur Risikoklassifizierung erstellt. Die Validierung der Modelle geschieht anhand von allgemein anerkannten Tests humantoxikologischer Endpunkte (z.B. AMES II-Test)
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 62 |
| Land | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 59 |
| unbekannt | 4 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 4 |
| offen | 59 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 60 |
| Englisch | 6 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 55 |
| Webseite | 8 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 43 |
| Lebewesen & Lebensräume | 60 |
| Luft | 37 |
| Mensch & Umwelt | 63 |
| Wasser | 47 |
| Weitere | 61 |