Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von TASCON Gesellschaft für Oberflächen- und Materialcharakterisierung mbH durchgeführt. Ziel des Teilvorhabens ist es, die von den Kooperationspartnern eingesetzten Nanomaterialien vor ihrem Einsatz umfassend zu charakterisieren, sowie Veränderungen nach Einbringung in Zellen und Geweben zu lokalisieren, zu identifizieren und zu quantifizieren. Das Teilvorhaben besteht aus 3 Arbeitspaketen: (4.)1 Charakterisierung chemischer und physikalischer Eigenschaften der Nanopartikel (4.)2 Qualitativer Nachweis von Nanopartikeln in vitro und in vivo (4.)3 Quantitativer Nachweis von Nanopartikeln in vitro und in vivo.
Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Pharmakologie und Toxikologie der Bundeswehr durchgeführt. Ziel dieses Vorhabens ist es unter anderem die Reduktion von Tierversuchen zu erreichen und nach Bestimmung des zytotoxischen und inflammatorischen Potentials (Effekt- und Biomarker) partikelhaltige Atmosphären mit einer standardisierten In-vitro-Methode zu untersuchen. Gedacht ist dabei - in Anlehnung an In-vivo-Studien' an eine Direktexposition von Lungenzellen vom Menschen mit relevanten Aerosolen zu exponieren um deren biologische Reaktion zu beurteilen. Zu Projektbeginn werden die experimentellen Voraussetzungen geschaffen, um die unter den prüfungsspezifischen Bedingungen notwendigen Anforderungen an das in-vitro-System zu ermöglichen. Gleichzeitig werden Methoden etabliert und evaluiert, die zur Exposition der Partikeln und Charakterisierung der Expositionsatmosphäre bzw. zur Bestimmung der biologischen Endpunkte notwendig sind. Im nächsten Schritt werden Untersuchungen mit ausgewählten Partikeln (Quarz, Titandioxid fein und ultrafein) und Reinluft als Negativkontrolle durchgeführt. Die Auswahl der Stoffe richtet sich nach deren Toxizität, Verfügbarkeit, dem Handling und ihrem Status als Referenzsubstanzen für inhalationstoxikologische Untersuchungen mit Partikeln. Andere noch in Absprache mit der ZEBET zu bestimmende Partikelstäube, sollen schließlich zur Bestätigung der erarbeiteten Standardprotokolle und verfahren untersucht werden. Abschließend erfolgt anhand der ermittelten Datenlage eine Risikoabschätzung und Bewertung der in-vitro-Methode. Im Bereich der Industriechemikalien besteht ein großes Interesse an aussagekräftigen Prüfmethoden zur Beurteilung des zytotoxischen Potentials luftgetragener Substanzen. Hier bieten sich in-vitro-Testmethoden mit menschlichen Zellen an, die aufgrund neuer innovativer Expositionstechniken direkt mit den Stoffen in Kontakt gebracht werden. Unter der Voraussetzung einer positiven Validierung, kann ein solches Verfahren der Industrie zur Erhebung toxikologisch anerkannter Ergebnisse angeboten werden.
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Institut für Pathologie durchgeführt. Ziel dieses Vorhabens ist die Reduktion von Tierversuchen im Bereich der akuten Inhalationstoxikologie durch Einsatz einer standardisierten in vitro Direktexpositionsmethode zur Untersuchung partikelhaltiger Atmosphären und Bestimmung des zytotoxischen und inflammatorischen Potentials der betreffenden Teststäube. Die Daten werden zur Beurteilung der Intra- und Inter-Laboratoriumsvariabilität herangezogen und müssen sowohl Aufschluss über deren Reproduzierbarkeit, Robustheit und Stabilität geben, als auch die Grundlage für die Prävalidierung der Methode liefern. Zu Projektbeginn werden die experimentellen Voraussetzungen geschaffen, um die unter den prüfungsspezifischen Bedingungen notwendigen Anforderungen an das In-vitro-System zu realisieren. Gleichzeitig werden Methoden etabliert und evaluiert, die zur Exposition der kultivierten Zellen mit Partikeln, der Charakterisierung der Expositionsatmosphäre sowie der Bestimmung der biologischen Endpunkte notwendig sind. Im nächsten Schritt werden Expositionen mit ausgewählten Partikeln (DQ12, TiO2-P25, CB14, ZnO, BaSO4, ALOOH I, CeO2, ZrO2, CuO nano und CuO micro) in den 3 Expositionslaboratorien durchgeführt. Die Auswahl der Stoffe richtet sich nach deren Toxizität, Verfügbarkeit, dem Handling und ihrem Status als Referenzsubstanzen für inhalationstoxikologische Untersuchungen. Abschließend erfolgt anhand der ermittelten Datenlage eine Bewertung der In-vitro-Methode (Prävalidierung) und die Erstellung eines Prädiktionsmodells.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Umwelt & Energie, Technik & Analytik e.V. durchgeführt. Die Zulassung von Chemikalien erfordert derzeit toxikologische Untersuchungen in Tiermodellen. Aus gesellschaftlichen und wissenschaftlichen Gründen besteht jedoch ein verstärktes Interesse an der Entwicklung und Validierung Humanzell-basierter Testsysteme als (teilweise) Ersatzmethoden zu den herkömmlichen in-vivo-Versuchen. Das Hauptziel dieses Projektes ist die Entwicklung einer Teststrategie zur Abschätzung potentieller neurotoxischer Effekte von Chemikalien mittels eines Systembiologie-basierten 3R-Verfahrens. Besonderes Augenmerk wird auf die Anwendbarkeit dieses Verfahrens hinsichtlich der Risikobewertung von Nanomaterialien gelegt. In diesem Rahmen werden eine Reihe innovativer in-vitro-Methoden eingesetzt. Neuronale Aktivitätsmessungen neuronaler Zellen aus embryonalen Stammzellen (ESZ) von Mensch und Maus werden mittels Multielektroden-Arrays als Maß für Hirnfunktion und Kognition erfasst. Zur Beantwortung dieser Fragestellungen sind Informationen hinsichtlich Exposition, Kinetik und Effekten der zu untersuchenden Materialien erforderlich. Als Referenzmaterialien werden zwei Insektizide (Organophosphate) und dazu zwei Nanopartikelproben genutzt, um einen (begrenzten) Vergleich zwischen und auch innerhalb von (chemischen) Stoffgruppen zu ermöglichen. IUTA wird in AP1 Projektmanagement und Öffentlichkeitsarbeit und AP4 Charakterisierung chemischer und physikalischer Eigenschaften der Nanopartikel beteiligt sein.
Das Projekt "Toxikologie von Nanopartikeln für die Krebstherapie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz durchgeführt. Für eine angestrebte klinische Anwendung müssen Gefährdungspotentiale für die verwendeten Partikelsysteme evaluiert werden. Zunächst sollen Basisparameter der Partikel charakterisiert werden. Daran anschließend sollen zuerst Untersuchungen in-vitro und dann im Tiermodell durchgeführt werden, um Bioverteilung und Toxikologie der Partikel zu bestimmen.
Das Projekt "Teilvorhaben: BfR" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesinstitut für Risikobewertung durchgeführt. Es werden synergistische & anatagonistische Toxizitätsmechanismen von Gemischen bestehend aus Nanopartikeln & löslichen Chemikalien in unterschiedlichen Leberzelllinien & Primärhepatozyten untersucht. Als Beispielsubstanzen werden hierbei Ceriumdioxid Nanopartikel und Paracetamol sowohl als Einzelsubstanzen als auch als Substanzgemische exponiert. Neben der Bestimmung von Überlebensraten und der Gentoxizität werden Studien zur Veränderung von Metabolitmustern im Gesamtmetabolom nach Exposition vermittels massenspektrometrischer Analytik durchgeführt. Bei denjenigen Zellkulturansätzen, bei denen sich charakteristische Toxizitätsmerkmale oder signifikante Veränderungen im Gesamtmetabolom zeigen, werden detaillierte Analysen zur Partikelverteilung sowie Biokinetikstudien zur Partikelaufnahme vermittels bildgebender Massenspektrometrie durchgeführt. Die Ergebnisse der Arbeiten sollen aufzeigen ob und wenn ja durch welche Mechanismen sich toxikologisch relevante Wirkmechanismen in den Zellkulturen manifestieren. Die so gewonnenen Daten sollen der Weiterentwicklung der Risikobewertung von Nanomaterialien und regulatorischen Zwecken dienen.
Das Projekt "Teilprojekt 4: Atemwegsepithel und dendritische Zellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Borstel-Leibniz-Zentrum für Medizin und Biowissenschaften durchgeführt. Ziel des Gesamtvorhabens ist es, valide Kriterien zur Abschätzung der humantoxischen Wirkung unterschiedlicher synthetischer CBNP-Modifikationen auf verschiedene funktionelle Bereiche gesunder und vorgeschädigter Lungen zu etablieren. Teilprojekt 4 untersucht dazu das Atemwegsepithel von Bronchiolen sowie dendritische Zellen und liefert einerseits einen Beitrag, die Langzeiteffekte der verschiedenen modifizierten CBNP zu untersuchen und andererseits abzuschätzen, ob vorgeschädigte Lungen bereits bei geringerer Exposition mit CBNP nanopartikelspezifische Veränderungen zeigen. In einem weiteren Projektteil soll festgestellt werden, ob eine Adsorption von Allergenen an CBNP zu einer Potenzierung der Allergenwirkung führt. Die Einzelheiten hierzu sind in der beigefügten Vorhabenbeschreibung erläutert. Die in Arbeitspaket 1 hergestellten CBNP werden in verschiedenen in vivo-Modellen eingesetzt, um die Wirkung der CBNP auf die distalen Atemwege (Bronchiolen) der Lunge zu untersuchen. Hierbei wird zwischen einmaliger Exposition vorgeschädigter Lungen und multipler Exposition bei sowohl gesunden als auch vorgeschädigten Lungen unterschieden. Die Analyse der Bronchiolen umfasst die Regulation von Enzymen xenobiotischer Stoffwechselwege, die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies, das Auftreten von Nekrose und Apoptose sowie die Induktion pro-inflammatorischer und pro-fibrotischer Zytokine. Im zweiten Projektteil wird mit Hilfe humaner dendritischer Zellen (DC) untersucht, inwieweit die Beladung und Kopplung von CBNP mit verschiedenen Allergenen die toxikologischen und immunologischen Eigenschaften der CBNP und der Allergene beeinflusst. Mit zell- und molekularbiologischen Methoden werden dabei insbesondere das Auftreten von Nekrose und Apoptose, die Induktion proinflammatorischer Zytokine sowie die DC-/T-Zellwechselwirkung bestimmt. Die Einzelheiten des Arbeitsplanes sind in der beigefügten Vorhabenbeschreibung erläutert.
Das Projekt "nanoGRAVUR: Nanostrukturierte Materialien - Gruppierung hinsichtlich Arbeits-, Verbraucher- und Umweltschutz und Risikominimierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Gefahrstoff-Forschung der Berufsgenossenschaft Rohstoffe und chemische Industrie (BG RCI) an der Ruhr-Universität Bochum durchgeführt. Das IGF wird sich im Rahmen der Arbeitspakete 2, 4, 5 und 6 an der Gruppierung von nanostrukturierten Materialien hinsichtlich ihrer Relevanz für den Arbeitsschutz beteiligen. Insbesondere wird dabei in neues Gruppierungselement die BET-Analyse von A-Staub aus dem Staubungsexperiment entwickelt und verwendet werden. Das IGF wird an den Arbeitspaketen 2a Gruppierung hinsichtlich des Freisetzungsverhaltens und 4b Risikogruppierung Arbeitsschutz mitwirken. In AP 5 wird das neue BET Verfahren entwickelt und als SOP beschrieben. In AP6 wird es angewendet werden.
Das Projekt "Globalansatz: Ermittlung der Umwelt- und Gesundheitsgefahren durch Nanopartikel; Technisches Vorgehen bei der Testung von Nanopartikeln - Teilvorhaben" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie durchgeführt. A) Problemstellung: Mit zunehmenden Einsatz synthetischer Nanopartikel ist zukünftig auch mit einem vermehrten Eintrag in Boden, Wasser und Luft zu rechnen. Dabei ist zu beachten, dass nanoskalige Komponenten neue Funktionalitäten besitzen können, die einerseits zu besseren Produkteigenschaften führen, andererseits aber auch noch nicht bekannte Risiken bergen könnten. B) Handlungsbedarf (BMU; ggf. auch BfS, BfN oder UBA): Für einen umweltverträglichen Ausbau und eine Förderung der Nanotechnik ist es erforderlich, geeignete Verfahren und Methoden zur Beurteilung der Risiken von Nanopartikeln in der Umwelt zu identifizieren. Dringender Handlungsbedarf besteht daher hinsichtlich (i) der Überprüfung vorhandener Richtlinien und Testsysteme für ihre Eignung zur Bewertung ökologischer Risiken der Nanopartiklen, (ii) der Formulierung von Mindestqualitäts- und Berichtsanforderungen für ökologische Untersuchungen mit Nanopartikeln, (iii) der Evaluierung der Möglichkeiten ökotoxikologische Prüfverfahren so zu modifizieren, dass sie sich für die Untersuchung von Nanopartikeln eignen. C) Ziel des Vorhabens ist es, Lösungen für die im Handlungsbedarf aufgeführten Punkte zu erarbeiten, Schwierigkeiten bei der Durchführung von Testverfahren zu identifizieren und konkrete Vorschläge zu einer Anpassung zu entwickeln, um ökologische Risiken von Nanopartikeln bewerten zu können. Dazu sollen Erfahrungen aus ähnlichen Bereichen, neue Studien und eigene Ergebnisse ausgewertet werden.
Das Projekt "Umweltrisiken von Nanomaterialien: Untersuchung des Verhaltens ausgewählter Nanomaterialien unter Umweltbedingungen in Abhängigkeit von Form, Größe und Oberflächengestaltung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Umwelt & Energie, Technik & Analytik e.V. durchgeführt. Ausgangslage / Zielstellung / Methodik des Vorhabens: Entscheidend für die Ermittlung eines Expositionsrisikos durch Nanomaterialien ist, in welcher Form diese Materialien mit Mensch und Umwelt in Kontakt kommen. Synthetische Nanomaterialien werden für ihren Einsatz mit besonderen Funktionen ausgestattet. Beim Eintrag in die Umwelt können diese Eigenschaften zu unerwünschten Effekten in der Umwelt führen. Neben direkten toxischen Eigenschaften können Nanomaterialien durch ihre spezifische Form, Oberfläche oder Ladung unerwünschte Wechselwirkungen mit Chemikalien oder Bindungen an Nährstoffe eingehen. Dies ist bisher noch wenig untersucht worden. Auch zur Modifizierung von Nanomaterialien durch Umwelteinwirkungen gibt es bisher wenige Erkenntnisse. Durch Veränderungen der physikalisch-chemischen Eigenschaften können unerwünschte Effekte wie Mobilität, Carrier-Effekte oder ökotoxikologische Wirkungen entstehen. Das Verhalten in der Umwelt soll gezielt untersucht werden, insbesondere wie sich bestimmte Funktionalitäten auf die Umwelt auswirken, z. B. Mobilisierung von Schadstoffen, Bindung von Nährstoffen oder Wirkung als Katalysatoren. Dabei ist zu klären, mit welchen relevanten Parametern das Umweltverhalten vorhergesagt werden kann. Es soll dabei auch die Frage geklärt werden, unter welchen Bedingungen solche Nanofunktionen erhalten, modifiziert oder verändert werden können und wie (bzw. ob) Nanomaterialien diese Funktionen verlieren und z. B. sich auflösen.
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| Bund | 34 |
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