Der Stoffwechsel aromatischer Amine wird mit dem Ziel untersucht, die fuer die akut toxischen und krebserzeugenden Wirkungen verantwortlicher Metaboliten zu identifizieren und die Ursachen fuer ihre gewebespezifische Wirkung aufzuklaeren. Das Studium der Abhaengigkeit der metabolischen Aktivierung und Inaktivierung von der Dosis soll dabei einen Beitrag zur Risikoabschaetzung im Bereich niedriger Dosen leisten.
Spaltung und Extraktion von aromatischen Aminen aus Azofarbstoffen auf Textilien; Bestimmung bestimmter kanzerogener Verbindungen
Nitrat wird durch die Bakterien der Mundhoehle im Durchschnitt zu etwa 10 Prozent zu Nitrit reduziert. Dieses gelangt mit dem Speichel in den Magen, wo die sauren Bedingungen eine Nitrosierung von Nahrungskomponenten foerdern. Die entstehenden Nitroso-verbindungen werden z.T. enzymatisch, z.T. spontan, in chemisch reaktive Produkte umgewandelt. Eine Reaktion dieser Abbauprodukte mit der Erbsubstanz DNA kann zur Krebsausloesung beitragen. Im Rahmen frueherer Dissertationen wurde gezeigt, dass Alkylharnstoffe, aromatische Amine, sowie einzelne Aminosaeuren als wichtige Vorlaeufer in Frage kommen. Nicht zuletzt wegen der steigenden Nitratbelastung durch unsere Ernaehrung ist es deshalb wichtig, die endogene Bildung von kanzerogenen Nitrosoverbindungen fuer verschiedene Stoffklassen zu analysieren und in Relation zu setzen mit der Aufnahme von vorgebildeten Nitrosoverbindungen.
Azofarbstoffe stellen die mengenmaessig wichtigste Klasse an Farbstoffen dar. Jaehrlich werden mehrere hunderttausend Tonnen dieser Farbstoffe produziert und fuer die Faerbung von Papier, Leder, Textilien und anderen Artikeln verwendet. Die meisten industriell eingesetzten Azofarbstoffe enthalten neben der Azobindung 1-3 Sulfonsaeuregruppen und sind unter aeroben Bedingungen biologisch nicht abbaubar. Im Institut fuer Mikrobiologie wird daher versucht, eine Spaltung der Azobindung durch anaerobe Reduktion zu erreichen und diese anaerobe Vorbehandlung mit einem nachfolgenden aeroben Abbau der entstandenen sulfonierten Aminoaromaten zu verbinden. Hierdurch konnte an verschiedenen Modellverbindungen eine Mineralisierung sulfonierter Azofarbstoffe gezeigt werden. Die Kopplung der anaeroben und aeroben Verfahren wurde einerseits mit immobilisierter Biomasse in einem Bioreaktor oder mit suspendierten Zellen durch einen zweistufigen Anaerob/aerob-Prozess erreicht. Die Steigerung der anaeroben Reduktionsraten durch die Zugabe von redoxaktiven Chinonen wird derzeit eingehend untersucht, mit dem Ziel, die Raum-Zeit-Ausbeuten bei dem anaeroben Reduktionsprozess zu erhoehen. Des weiteren wird versucht, die Faehigkeit einiger hochgradig adaptierter Bakterien zur aeroben Reduktion von Azofarbstoffen zu nutzen, indem die Azoreduktasen kloniert und mittels genetischer Techniken fuer den Abbau industriell relevanter Azofarbstoffe optimiert werden sollen.
Anlass/Ziel: Anlass ist die besondere Bedeutung der Hautgängigkeit aromatischer Amine und deren Derivate sowie die Bedeutung dieser Aufnahme bei der Entstehung von Harnblasenkrebserkrankungen am Arbeitsplatz. Ziel ist es herauszufinden, in welchem Umfang aromatische Amine bzw. deren Derivate über die Haut aufgenommen werden können. Dies geschieht am Beispiel der Modellsubstanzen beta-Naphthylamin (beta-NA) und N-Phenyl-beta-Naphthylamin (P2NA). Methodik: Mittels bereits am BGFA etablierter Methoden zum Nachweis von aromatischen Aminen im Urin bzw. Hämoglobin-Addukten im Blut werden die Stoffwechselprodukte von beta-NA und P2NA im Minischweinmodell untersucht.
Mit einem neuartigen Verfahren sollen im Abwasser der Färberei und Druckerei enthaltene Farbmittel, lösliche wie dispergierbare oder unlösliche Farbmittel in zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Schritten zunächst reduktiv und dann oxidativ behandelt werden. Zu diesem Zweck soll eine Anlage entwickelt werden, die aus einer Elektrolysezelle und einer anschließenden Oxidationskammer besteht. In der Elektrolysezelle werden die Farbstoffe kathodisch reduziert. Die Reduktion hat das Ziel Azofarbstoffe, Anthrachinonfarbstoffe und Pigmente in eine wasserlösliche Form zu überführen. Infolge der Spaltung der Azofarbstoffe entstehen Produkte mit kleinerem Molekulargewicht. Vermutlich werden aromatische Amine gebildet, deren Hydrophilie im Vergleich zum Dispersionsfarbstoff deutlich größer ist.Die erhöhte Wasserlöslichkeit der Produkte ist entscheidend für die Wirksamkeit bzw. Wirtschaftlichkeit der anschließenden oxidativen Behandlung, die in homogener Phase weitaus effektiver abläuft. Der selektive Transfer der löslichen Produkte in die Oxidationskammer soll über einen Filtrationsprozess mit einer Ultra- bzw. Nanofiltrationsmembran erfolgen. Die Membran hält die dispers gelösten Farbstoffpartikel zurück. Zur Optimierung des Filtrationsprozesses und der Elektrolyse soll die Elektrolyse direkt an der Membran stattfinden. Zu diesem Zweck muss eine elektrisch leitende Membran entwickelt werden, an der gleichzeitig die kathodische Reduktion und der Filtrationsprozess ablaufen können. Bei dem Filtrationsprozess kommt es zu einer Anreicherung der Farbstoffpartikel an der Membran bzw. der Kathodenoberfläche. Auf diese Weise gelangt der Farbstoff in unmittelbaren Kontakt mit der Kathode, so dass der Elektronenübertrag auf das Substrat erleichtert wird.Bei der Entwicklung der Membran muss berücksichtigt werden, dass diese bei einem dauerhaften Einsatz in einer Abwasserbehandlungsanlage stabil gegenüber den elektrochemischen Vorgängen, höheren Drücken und der Katholytzusammensetzung ist.Ein weiteres Projektziel ist die Strukturaufklärung der Reduktions- und Oxidationsprodukte. Dazu werden im wesentlichem zwei Analysensysteme verwendet. Mit dem schon im Projekt OXITEX erfolgreich eingesetzten LC-QTOF können höhermolekulare bzw, wasserlösliche Produkte anhand der gemessenen Präzisionsmassehinsichtlich ihrer Summenformel und ggfs. Struktur chara.kterisiert werden. Kleinere unpolare Verbindungen werden mittels GCxGC-(TOF)MS erfasst. Hier ist eine Identifizierung der über Elektronenstoßionisierten Analyten mit umfangreichen Datenbanken bzw. Vergleichssubstanzen möglich. Die ermittelten Strukturen sollen Aufschluss über den Reaktionsverlauf geben. So soll z.B. die Frage geklärt werden, ob die Reduktion in höheren Konzentrationen Zwischenprodukte liefert, oder ob ein weitergehender bzw.unspezifischer Abbau vorliegt. Auch die Annahme, dass infolge der Reduktion aus Azoverbindungen vorwiegend aromatische Amine entstehen, soll untersucht werden.
Anilin ist ein Grundstoff der Farb-, Textil-, Chemieindustrie und findet auch Anwendung in der Pharmazie sowie in Pestiziden und Herbiziden. Die Aufgabe der Abtrennung von Anilinderivaten aus belastetem Grundwasser besteht an einer Vielzahl von ehemaligen und derzeitigen Standorten der chemischen Produktion. Klassische Sanierungskonzepte sind bisher die Reinigung mittels Bodenaustauschs oder Pump and Treat Verfahren mit anschließender Adsorption an Aktivkohle. Forschungsergebnisse der BEUTH Hochschule für Technik und der HORN & MÜLLER Ingenieurgesellschaft mbH zu innovativen Verfahren des biologischen Anilinabbaus geben Anlass, diese auf industrielle Forschung und Anwendung zu übertragen. Zu diesem Zweck wurde ein Regionaler Wachstumskern von 4 Partnern gegründet: Die BEUTH-Hochschule zur weiteren Grundlagenforschung, die ARGUS Umweltbiotechnologie GmbH zur Durchführung von Labor-, Technikums- und Feldversuch, die HARBAUER GmbH zur Reaktorentwicklung sowie die HORN&MÜLLER Ingenieurgesellschaft mbH für die Ingenieurtechnische Begleitung und das Projektmanagement des Verbundvorhabens. Die Entwicklung einer Wertschöpfungskette zur effektiven Beseitigung von Boden- und Grundwasserkontamination mittels mikrobiologischer Prozesse ist die gemeinsame Aufgabe. Das Teilprojekt der HORN & MÜLLER Ingenieurgesellschaft mbH bildet das zentrale Bindeglied zwischen den weiteren Teilprojekten. Durch die Begleitung von Grundlagenforschung, Versuchen und Reaktordesign wird die mögliche Projektumsetzung als Gesamtheit betrachtet. Ein wichtiger Punkt ist die Beherrschung der Maßstabsübertragung (Scale Up) für spätere Anwendungsfälle. Hierzu werden in der Anfangsphase Grundsätze formuliert und bis zur Umsetzung der Prozesse im größeren Maßstab begleitet. Gemessen wird die Einführbarkeit der innovativen Technologien an den Kosten innerhalb der Umsetzung und weiteren Effizienzparametern. Zentraler Punkt wird hierbei die Auffindung von Reaktortypen mit optimaler Funktion und minimal erforderlicher Verweilzeit sein. Die HORN & MÜLLER Ingenieurgesellschaft mbH schafft ebenfalls die erforderlichen Praxisbezüge und regelt die Kooperation mit tatsächlichen Anwendungsfällen zur Gewinnung von Probenmaterial. Durch die Entwicklung belastbarer Planungstools wird erstmalig die Möglichkeit bestehen, die Sanierung von Bodenkontaminationen mit Anilinderivaten mikrobiologisch gesichert bewerkstelligen zu können.
Anlass: In einer Vielzahl von Anzeigen auf Verdacht einer BK 1301 wird ein Zusammenhang zwischen der berufsbedingten Exposition gegenüber aromatischen Amine und der Entstehung von Harnblasenkrebs vermutet. Derzeit lassen sich jedoch die beruflichen und außerberuflichen Risikofaktoren noch nicht ausreichend abgrenzen, da Rauchen für die Entstehung von Blasenkrebs ein starker Risikofaktor ist, wobei auch eine Belastung mit aromatischen Aminen besteht. Seit 10 Jahren wird ein hochbelastetes Kollektiv (ODIN) eingehend arbeitsmedizinisch betreut. Alle in diesem Kollektiv aufgetretenen Blasenkrebsfälle wurden erfasst. Das Tumormaterial wurde zur molekularbiologischen Analyse dem BGFA übermittelt. Ziel: Vor diesem Hintergrund soll der Hypothese nachgegangen werden, inwieweit es spezifische molekulare Marker gibt, die eine Abgrenzung von Confoundern (z.B. Rauchen) und eine spezifischere Zuordnung zu berufsbedingtem Blasenkrebs erlauben. Weiterhin sollen an diesem ODIN-Kollektiv molekulare Marker untersucht werden, die die Früherkennung von Blasenkrebs verbessern. Methodik: Expositionsabschätzung stoffspezifischer Belastungen und Ermittlung von Confoundern, somatische Mutationsanalyse im Tumormaterial, Polymorphismen ausgewählter Fremdstoff-metabolisierender Enzyme in genomischer DNA, Nachweis von Matrixproteinen als Tumormarker im Gewebeschnitt und im Urin, Nutzung von Urin als Probenmaterial zur Gewinnung von Zellen und Proteinmarkern für eine nicht-invasive Früherkennung genetischer Schäden.
*Veranlassung des Vorhabens war es, im Rahmen von Untersuchungen zur Umsetzung der Sächsischen Gewässerverschmutzungsverringerungsverordnung (SächsGewVVO) und der Wasserrahmenrichtlinie (SächsWRRL-VO) gefährliche Stoffe zu ermittelten, die im Ablauf kommunaler und industrieller Abwasserbehandlungsanlagen in Sachsen vorkommen. Durch große kommunale Kläranlagen und bedeutende industriell-gewerbliche Einleiter werden große Abwassermengen in Oberflächengewässer eingeleitet und damit Frachten dieser gefährlichen Stoffe eingetragen, welche die Qualität der Gewässer beeinträchtigen können. Aus diesem Grund ist eine detaillierte Stoffkenntnis der vorkommenden gefährlichen Stoffe erforderlich, insbesondere die Kenntnis der möglichen Quellen des Stoffeintrags und der Eliminierungsraten in konventionellen Abwasserbehandlungsanlagen, um Einflussmöglichkeiten für eine künftige Reduzierung ableiten zu können. Die Aufgabe unterteilte sich somit in einen theoretischen und einen methodisch-praktischen Bearbeitungsteil mit folgenden Bearbeitungsinhalten: - Herkunfts- und Eliminationsstudie (Literaturstudie) für in sächsischen Kläranlagen vorkommende gefährliche Stoffe. - Entwicklung einer Methodik, mit der die Eliminierungsrate für ausgewählte gefährliche Stoffe im Rahmen der konventionellen biologischen Abwasserbehandlung experimentell ermittelt werden kann. Dabei sollte insbesondere zwischen Zweit- und weitergehender Behandlung (Stickstoff- und Phosphoreliminierung) im Sinne der EG-Richtlinie 'Kommunalabwasser' (91/271/EWG bzw. 98/15/EG) unterschieden werden. - Mit der im laborativen Arbeitsschritt entwickelten Methodik sollte beispielhaft für einen ausgewählten gefährlichen Stoff das Eliminationsverhalten bei der biologischen Abwasserbehandlung (ohne sowie mit weitergehender Behandlung) experimentell bestimmt werden. Für gefährlichen Stoffe aus den Stoffgruppen - Metalloide, - Industriechemikalien: Phenole und Alkylphenole, - Industriechemikalien: Polychlorierte Biphenyle (PCB), - Industriechemikalien: Aliphaten und Aromaten, - Industriechemikalien: Bromierte Diphenylether, - Industriechemikalien: Leichtflüchtige Halogenierte Kohlenwasserstoffe (LHKW), - Industriechemikalien: Weichmacher, - Industriechemikalien: Triisobutylphosphat, - Industriechemikalien: Aliphatische und Aromatische Amine, - Biogene, geogene und anthropogene organische Verbrennungsprodukte: Polyzyklische Aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), - Pflanzenbehandlungs- und schutzmittel, - Zinnorganische Verbindungen, - Arzneistoffe, - Toxische Anionen, wurden Stoffcharakteristik und Stoffherkunft sowie die Eliminationsmöglichkeiten recherchiert und zusammengestellt. Die Elimination erfolgt teilweise bereits während der mechanisch-biologischen Behandlung, teilweise ist auch eine Optimierung des Aufbereitungsprozesses, ggf. durch Zusätze während des Aufbereitungsprozesses bzw. die Erweiterung um zusätzliche Ausbaustufen erforderlich. usw.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 69 |
| Type | Count |
|---|---|
| Chemische Verbindung | 2 |
| Förderprogramm | 67 |
| License | Count |
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| Topic | Count |
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