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Toxische Wirkungen verschiedener Modifikationen eines Nanopartikels nach Inhalation

Projektnummer: F 2246 Projektdurchführung: Fraunhofer-Gesellschaft Status: Abgeschlossenes Projekt

Projektbeschreibung:

Nanopartikeln können an Arbeitsplätzen zu einer inhalativen Belastung führen. Die wissenschaftlichen Daten weisen darauf hin, dass im biologischen Milieu unlösliche Nanopartikeln nach Inhalation und intratrachealer Instillation auf Massenbasis eine höhere Toxizität als Stäube mit größeren Partikeln besitzen. Auch erste Hinweise auf eine stärkere Toxizität von hydrophoben Partikeln liegen vor. Wie Oberflächeneigenschaften von Ultrafeinstäuben/Nanopartikeln Art und Ausmaß der toxischen Wirkung beeinflusst, ist weitgehend unklar. Als Beitrag zur Klärung dieser offenen Fragen soll ein Typ eines Ultrafeinstaubes/Nanopartikels in drei verschiedenen Modifikationen untersucht werden. Die ausgewählten Nanopartikeln sollen derart beschaffen sein, dass sie analytisch quantifiziert werden können. Vor Beginn der tierexperimentellen Studien sind die ausgewählten Partikeln sowie die Daten zur umfassenden Charakterisierung der potentiellen Prüfatmosphäre mittels eines Zwischenberichtes zu dokumentieren und mit der Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA) abzustimmen. Die Größe der Primärpartikeln der zu prüfenden Modifikationen sollte möglichst identisch sein.

Um erste Hinweise auf mögliche unterschiedliche Wirkungen zu erhalten, soll das Verhalten der Modifikationen in vitro untersucht werden. Dazu ist der zeit- und konzentrationsabhängige Zerfall von Aggregaten/Agglomeraten in Primärpartikeln in artifiziellem Lungensurfactant und in Gamble-Lösung zu erfassen. Weiter sind die Modifikationen des Ultrafeinstaubes/Nanopartikels mittels subakuter Inhalationsversuche (28-Tage) an Ratten mit drei Expositionskonzentrationen hinsichtlich der toxischen Wirkungen zu prüfen. Für den 28-Tage-Test ist gemäß Protokoll b.8 der EU-Verordnung EC/440/2008 unter Berücksichtigung der Regeln guter Laborpraxis vorzugehen. Es sind pro Zeitpunkt und Dosis je 6 männliche Tiere zu untersuchen. Nach der Exposition ist eine 3-monatige expositionsfreie Nachbeobachtungsphase vorzusehen. Es sind Sektionen am Ende der Expositionsphase, 6 Wochen später sowie am Ende der 3-monatigen Nachbeobachtungsphase vorzunehmen. Die Untersuchungsparameter sollen für jedes Tier neben histopathologischen Untersuchungen der Lunge die Bestimmung inflammatorischer Wirkungen in bronchioalveolärer Lavage umfassen. Die Gesamtbelastung der Lunge mit Partikeln soll analytisch quantifiziert werden. Weiter ist mittels elektronenmikroskopischer Untersuchung (REM/EDX; TEM) möglichst quantitativ zu untersuchen, in welchen Kompartimenten/Zellen des Respirationstraktes die Partikel deponiert werden. Um den Verlauf verfolgen zu können, sollen diese Parameter bei allen Sektionen/Tieren bestimmt werden.

Weiter stellen sich neben den Fragen zur Toxizität in der Lunge Fragen zur systemischen Verfügbarkeit und damit verbunden mutmaßlichen systemischen Wirkungen. Daher sollen beispielhaft die Organe Leber und Hirn mittels Histopathologie untersucht sowie über parallele analytische Quantifizierung der Partikeln bestimmt werden, ob und in welchem Maße die Partikel systemisch wirken beziehungsweise verfügbar werden.

Kontakt

Fachgruppe 4.3 "Toxikologie"

Service-Telefon: 0231 9071-2071 Fax: 0231 9071-2070