Das Projekt "NANOaers: Verbleib von aerosolgetragenen Nanopartikeln - der Einfluss von oberflächenaktiven Substanzen auf Lungendeposition und respiratorische Effekte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesinstitut für Risikobewertung durchgeführt. NANOaers adressiert die Frage des Einflusses der Aerosolisierung sowie von oberflächenaktiven Substanzen auf den Verbleib von Nanomaterialien ( MNM), auf deren Aufnahme über die Atemwege und hieraus resultierende Effekte. Zur Erreichung des Ziels werden in diesem Teilvorhaben Formulierungen mit MNM hergestellt und ihr Verbleib in der Luft und im Lungengewebe nach ihrer Aerosolisierung charakterisiert. In einem Modell wird abschließend die Deposition in der Lunge beschrieben. Das Gesamtvorhaben ist in 8 Arbeitspakete (APs) aufgeteilt: AP C: Koordination, AP PC: Herstellung und Charakterisierung von Formulierungen, AP E: Experimental - Freisetzung, Charakterisierung der Alterung, AP M: Modellierung, AP T-A/T-B: Toxikologische Effekte, AP H: Harmonisierung, AP D: Dissemination. Die APs sowie die Untersuchungen beziehen sich dabei auf die wichtigsten Stadien des Lebenszyklus von MNM: - Anwendung - Einsatz von MNM in flüssigen Formulierungen, (AP PC) - Emission - MNM Freisetzung (Aerosolisierung) (AP E) - Verbleib von MNM in der Luft nach Freisetzung, (AP E) - MNM Immission durch Aufnahme in die menschliche Lunge (AP M) - Verbleib von MNM nach Deposition auf Atemwegsepithelien in vitro und in vivo und auf abiotische Oberflächen (AP E) Aufgaben dieses TV werden die Produktion und Charakterisierung der Formulieungen sein (AP PC), sowie den Verbleib der MNM zu beschreiben. Dafür werden die in AP E durchgeführten Aerosolisierungsprozesse begleitet und die beladenen Proben (Monolayerzellkulturen, 3D Zellmodelle und präzise Lungenschnitte) hinsichtlich Veränderung der Partikelgrößenverteilung und Morphologie charakterisiert. In AP M wird in diesem TV in erster Linie die Deposition in der Lunge modelliert. Neben der Gesamtkoordination wird BfR die AP-Leitung im AP H Harmonisierung mit NIST die Harmonisierung von spICP-MS Messungen durchführen. In AP D Dissimination werden die Ergebnisse per Publikationen und im Rahmen eines Abschlussworkshops veröffentlicht.
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 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 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 "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 "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 "NanoUmwelt - Risikoanalyse synthetischer Nanomaterialien in der Umwelt: Identifizierung, Quantifizierung und Untersuchung der human- und ökotoxikologischen Effekte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Postnova Analytics GmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens NanoUmwelt ist es, den Eintrag synthetischer Nanomaterialien in unterschiedliche Umweltkompartimente zu quantifizieren, deren Erscheinungsform zu charakterisieren und mittels neuer Technologien und aussagekräftiger Analysen fundierte Aussagen über die öko- und humantoxikologischen Wirkungen synthetischer Nanomaterialien zu gewinnen. Die generierten Daten dienen als Basis zur realistischen Abschätzung des nach Umwelteintrag der Nanomaterialien ausgehenden Risikos und der Erarbeitung entsprechender Empfehlungen für neue Regulierungen zum Schutz von Menschen und Umwelt. Im Vordergrund steht die Technologieentwicklung zur (a) Detektion und Quantifizierung kleinster NM-Mengen (kleiner als ng/L bzw. ng/kg) in Umwelt- und Humanproben, (b) zur in vitro-Untersuchung der Öko- und Humantoxizität im Niedrigdosenbereich und (c) zur standardisierten, reproduzierbaren NM-Synthese. Die in NanoUmwelt entwickelten Technologien erlauben eine umfangreiche Evaluierung der Nanomaterialien hinsichtlich ihrer Stabilität, Mobilität, Funktionalität und Reaktivität in den vielfältigen im Projekt adressierten Matrices. Im Rahmen des Projekts NanoUmwelt entwickelt die Postnova Analytics GmbH Methoden und Hardware zur Verbesserung der Empfindlichkeit bestehender FFF-Technologie zur Quantifizierung relevanter Nanomaterialien im Spurenbereich in Human- und Umweltproben. Dies ist notwendig, um die zu erwartenden sehr niedrigen Konzentrationen an Nanomaterialien mit hoher Sicherheit quantifizieren und charakterisieren zu können. Im Detail wird vornehmlich die Kopplung der FFF-Technologie mit der hochsensitiven ICP-MS eingesetzt und hierzu Methoden entwickelt und optimiert werden.
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 "NANOKON - Systematische Bewertung der Gesundheitsauswirkungen nanoskaliger Kontrastmittel" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von sarastro GmbH durchgeführt. 1. Vorhabenziel Ziel dieses Arbeitspaketes ist die Herstellung und physikalisch-chemische Charakterisierung nanopartikulärer Strukturen, welche mit Hilfe verschiedener abbildender Methoden in Zellen, Geweben und im lebenden Organismus nachweisbar sind und sich deshalb ausgezeichnet für die hier geplanten nanotoxikologischen Untersuchungen eignen. Es handelt sich hierbei um Gadolinium-, Terbium- und Europium-basierte Materialien, mit potenziellen Anwendungen im Bereich der MRT-Diagnostik, besonders für den Gastrointestinaltrakt (Applikation per os). 2. Arbeitsplanung Die Eigenschaften der NP werden hinsichtlich ihrer Größe und Materialzusammensetzung, des Oberflächenpotenzials, der Kristallinität und Fluoreszenz untersucht. Die Größenordnung der synthetisierten Nanopartikel bewegt sich in einem Zielbereich zwischen 20 und 200 nm, bevorzugt vorliegend in der Primärpartikelverteilung. Neben der kontrollierten Einstellung der Partikelgrößen ist die Variation der chemischen Zusammensetzung ein weiterer wichtiger Punkt. Partikel auf Oxidbasis, als schwerlösliche Salze und elementar vorliegende Partikel werden der Oberflächenmodifizierung zugeführt. Die anschließende Oberflächenmodifizierung der NP wird insbesondere durch chemische Kondensationsverfahren durch Komponenten durchgeführt, die in der Lage sind, die Oberflächenladung von stark negativ (viele Oxide liegen intrinsisch bereits in negativer Form vor) bis zu stark positiv zu variieren. Quantitativ findet dies Ausdruck in der Oberflächenladungsdichte.
Das Projekt "Umweltrisiken durch ausgewählte Nanomaterialien unter der Betrachtung relevanter Expositionsszenarien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Umweltforschung (Bio V), Lehrstuhl für Umweltbiologie und -chemodynamik, Lehr- und Forschungsgebiet Ökosystemanalyse, Arbeitsgruppe Aquatische Ökologie und Ökotoxikologie durchgeführt. Die Nanotechnologie wird als die Technologie der Zukunft bezeichnet, da durch den Einsatz nanoskaliger Komponenten neue Funktionalitäten entstehen können, die wiederum zu neuen oder verbesserten Produkteigenschaften führen. Allerdings ist noch wenig über kurz- oder langfristige Risiken für die Umwelt bekannt. Neben direkten toxischen Eigenschaften können Nanomaterialien zum Beispiel durch ihre spezifische Form, Oberfläche oder Ladung unerwünschte Wechselwirkungen mit Schadstoffen eingehen, was zu einer erhöhten Verfügbarkeit dieser Stoffe für die belebte Umwelt führen könnte. Dies ist bisher noch wenig untersucht worden. Auch über Langzeitwirkungen der Nanomaterialien auf Organismen gibt es bisher wenig Erkenntnisse. In Abhängigkeit der Erkenntnisse internationaler Programme zur Gefährdung der Umwelt durch Nanomaterialien (u.a. OECD Sponsorship Programm) sollen in diesem Vorhaben weiterführende Fragestellungen bearbeitet werden. Dies betrifft zum Einen Umweltaspekte, für die sich ein besonders hohes Risikopotential durch Nanomaterialien herausgestellt hat, zum Anderen Umweltaspekte, die hinsichtlich der Gefährdung durch Nanomaterialien bisher unzureichend betrachtet wurden. Zu diesen Aspekten zählen u.a.: Kombinationswirkungen mit im Kompartiment vorhandenen Schadstoffen (additive oder unabhängige Wirkung), toxische Wirkungen auf embryonale Entwicklungsstadien oder Langzeitexpositionen und deren Konsequenzen.
