Toxikologie und Umwelthygiene

Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin

Inhalationstoxikologie

Die mehr als 20-jährige Erfahrung mit der Durchführung von Inhalationsstudien bei Nagern ermöglicht, auch hohe Ansprüche bei komplexen Studien zu erfüllen. Dank der apparativen Ausstattung können für die toxikologischen Untersuchungen verschiedene Expositionsatmosphären aus Gasen und Aerosolen erzeugt werden, zum Beispiel Faseraerosole oder komplexe Gemische wie Automobilabgase. Der Abteilung stehen moderne Expositionseinheiten zur Nasen- und Ganzkörperexposition von Nagetieren zur Verfügung. Schwerpunkte sind Untersuchungen von schwer löslichen Partikeln in umweltrelevanten Atmosphären und nach beruflicher Exposition, aber auch Untersuchungen zur Toxikokinetik retinierter Partikel in der Lunge und zum Mechanismus von toxischen Effekten. In den letzten Jahren sind neben den feinen Partikeln die technisch synthetisierten Nanopartikel (< 0,1 µm) aufgrund ihrer vielfältigen Verwendungen in den Fokus der Toxikologie gerückt. Am Institut wurden daher abteilungsübergreifend Pilotprojekte initiiert, mit denen robuste, validierte Screening-Assays zur Abschätzung des toxischen Potenzials dieser Partikelklasse etabliert werden.

Gemeinsam mit anderen Arbeitsgruppen und Abteilungen am Fraunhofer ITEM werden Projekte zu inhalativen Expositionen durchgeführt. Dazu zählen präklinische Sicherheitsprüfungen von pharmakologischen Produkten und Untersuchungen von Chemikalien zum Verbraucherschutz. Die Erkenntnisse, die in diesen Projekten gewonnen werden, ermöglichen es der Industrie, Stoffe mit minimalem toxischen Gefährdungspotenzial herzustellen – denn Verbraucher- und Gesundheitsschutz haben bei der Vermarktung von Produkten eine immer größere Bedeutung.

Weitere Informationen

Studientypen

  • Inhalationsstudien in Übereinstimmung mit nationalen und internationalen Prüfvorschriften (Allgemeine Toxikologie / Reproduktionstoxikologie)
  • Toxizitätsstudien nach Inhalation oder intratrachealer Instillation von Partikeln
  • Biopersistenzstudien von mineralischen und organischen Fasern

Projekte

  • Untersuchungen zum Toxizitätsprofil unterschiedlicher Quarzsubspezies
  • Studien zur Abhängigkeit der Toxizität verschiedener Quarzspezies von der Partikelgröße
  • Sichtung von Fasermaterialien zur Auftrennung in verschiedene einatembare Fraktionen
  • Untersuchungen der In-vivo-Löslichkeit von glasartigen Faserstäuben
  • Studien zur Bewertung der Lungentoxizität von Tonerpulvern oder Tonerhilfsstoffen

Methoden

  • Nose-only- und Ganzkörperexposition von Nagern
  • Toxikokinetik inhalierter Partikel:
    Deposition und Retention
    Partikel-Clearance mit Hilfe radioaktiver Tracer
    Biopersistenz von Fasern 
    Bioverfügbarkeit von Metallen aus Feststoffpartikeln 
  • Lungenfunktionsmessungen:
    Nichtinvasive Lungenfunktionsuntersuchungen während spontaner oder forcierter Atmung zur Untersuchung von Lungenveränderungen 
  • Spezifische Lungentoxizitätsmessungen:
    Entzündliche Reaktionen der Lunge
    Enzyme und Zytokine in der bronchoalveolären Lavage-Flüssigkeit
    Parameter für oxidative Schädigung
    Untersuchungen der Zellproliferation in der Lunge
    Histopathologie
  • Klinische Chemie und Hämatologie:
    Analysen entsprechend internationaler Prüfvorschriften
    Zellzahlbestimmung, Blutgerinnung
    Enzymaktivitäten, Substratmessungen, Elektrolytbestimmung, Hormonanalyse, Lipid Metabolismus

Ausgewählte Publikationen

2010

  • Bellmann, B.; Schaeffer, H. A.; Muhle, H. (2010): Impact of variations in the chemical composition of vitreous mineral fibers on biopersistence in rat lungs and consequences for regulation.
    In: Inhalation Toxicology 22 (10): 817-827

 

2009

  • Bellmann, B.; Creutzenberg, O.; Ernst, H.; Muhle, H.: Rat inhalation test with particles from biomass combustion and biomass co-firing exhaust
    In: Journal of Physics: Conference Series [Elektronische Ressource] 151 (2009), 012067, 5 p. 
  • Creutzenberg, O.; Ziemann, C.; Hansen, T.; Ernst, H.; Jackson, P.; Cartlidge, D.; Brown, R.: In vivo study with quartz-containing ceramic dusts: Inflammatory effects of two factory samples in lungs after intratracheal instillation in a 28-day study with rats
    In: Journal of Physics: Conference Series [Elektronische Ressource] 151 (2009), 012031, 5 p. 
  • Ziemann, C.; Class, P.; Bellmann, B.; Creutzenberg, O.; Brown, R.: Effects of heating on free crystalline silica content, appearance, and biological activity of devitrified alkaline earth insulation wools
    In: Naunyn-Schmiedebergs Archives of Pharmacology 379 (2009), Suppl. 1, p. 74, No. 366
  • Ziemann, C.; Jackson, P.; Brown, R.; Attik, G.; Rihn, B. H.; Creutzenberg, O.: Quartz-containing ceramic custs: in vitro screening of the cytotoxic, genotoxic and pro-inflammatory potential of 5 factory samples
    In: Journal of Physics: Conference Series [Elektronische Ressource] 151 (2009), 012067, 6 p.

2008

  • Creutzenberg, O.; Ziemann, C.; Hansen, T.; Ernst, H.; Jackson, P.; Brown, R.: Quartz-containing ceramic dusts: in vivo study on inflammatory effects of two factory samples in lungs after intratracheal instillation in a 28-day study with rats
    In: The Toxicologist 102 (2008), 1, p. 105, abstract 514
  • Monfort, E.; Ibanez, M. J.; Escrig, A.; Jackson, P.; Cartlidge, E.; Gorbunov, B.; Creutzenberg, O.; Ziemann, C.: Respirable crystalline silica in the ceramic industries. Sampling, exposure and toxicology
    In: Ceramic forum international : cfi : Berichte der Deutschen Keramischen Gesellschaft 85 (2008), 12, p. E36-E42
  • Ziemann, C.; Hansen, T.; Jackson, P.; Brown, R.; Creutzenberg, O.: In vitro and in vivo screening of the cytotoxic, pro-inflammatory and genotoxic potential of quartz-containing ceramic dusts
    In: Naunyn-Schmiedebergs Archives of Pharmacology 377 (2008), Suppl. 1, S. 72., Abstract 355
  • Ziemann, C.; Jackson, P.; Brown, R.; Attik, R.; Rihn, B.; Creutzenberg, O.: Quartz-containing ceramic dusts: in vitro screening of the cytotoxic and genotoxic potential of 5 factory samples
    In: The Toxicologist 102 (2008), 1, p. 105, abstract 513

2007

  • Fuhst, R.; Creutzenberg, O.; Ernst, H.; Hansen, T.; Pohlmann, G.; Preiss, A.; Rittinghausen, S. (2007): 24 months inhalation carcinogenicity study of bitumen fumes in Wistar (WU) rats.
    In: J Occup Environ Hyg 4 (Suppl. 1): 20-43