Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin
Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin

Toxikologie

Next Generation Risk Assessment für eine zukunftweisende Risikobewertung

Wissenschaftler am Mikroskop, Gewebeschnitt im Vordergrund.
© Fraunhofer ITEM, Ralf Mohr

Das Fraunhofer ITEM bietet umfassende toxikologische Expertise für die Prüfung und Bewertung von Chemikalien, Arzneimitteln und Medizinprodukten – von der Expositionscharakterisierung über die Generierung toxikologischer Daten bis hin zur regulatorischen Beratung bei Zulassung und Registrierung. Ein besonderer Fokus liegt auf der Inhalationstoxikologie und der realitätsnahen Charakterisierung inhalierbarer Substanzen. Modernste Expositionstechnologien ermöglichen dabei den effizienten Einsatz geringster Substanzmengen in toxikologischen Studien.

Humane Modelle und innovative Teststrategien

Die toxikologische Forschung am Fraunhofer ITEM orientiert sich konsequent am 3R-Prinzip. Durch den gezielten Einsatz alternativer, humanbasierter Prüfsysteme werden Tierversuche reduziert und zugleich die Aussagekraft für den Menschen erhöht. Etablierte und weiterentwickelte humane In-vitro- und Ex-vivo-Modelle – darunter Precision-Cut Lung Slices (PCLS) sowie weitere humanisierte Organmodelle – kommen auch bei der Prüfung von Biopharmazeutika und neuartigen Therapien (ATMPs) zum Einsatz.

Next Generation Risk Assessment (NGRA)

Ergänzend zur regulatorisch etablierten klassischen Toxikologie entwickelt das Fraunhofer ITEM im Rahmen eigener Forschungsprojekte neue Bewertungsstrategien im Sinne des Next Generation Risk Assessment. Ziel ist es, prädiktive Modelle für eine moderne, effiziente und tierfreie Sicherheitsbewertung bereitzustellen. Die Bewertung toxikologischer Effekte wird dabei durch Omics-Technologien wie Metabolomics und Functional Genomics sowie durch fortgeschrittene bioinformatische Analysen unterstützt.

Auch datenbankbasierte Konzepte wie der Threshold of Toxicological Concern (TTC) werden gezielt weiterentwickelt, etwa für die Identifizierung nicht gentoxischer Karzinogene oder für Anwendungen im Bereich der Medizinprodukte.

Toxikologie: Aktuelle Projekte und Highlights

 

Biobasierte Verpackungen im EU-Projekt BORN

Im HORIZON-Projekt »BORN - BiObased theRmal-resistaNt food packaging« unter Beteiligung des Fraunhofer IME und des Fraunhofer ITEM wird die verbesserte Bioabbaubarkeit und die geringere Ökotoxizität neuentwickelter Materialien untersucht. 

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© Fraunhofer ITEM

EVape verbessert Verbrauchersicherheit von E-Zigaretten

Am Fraunhofer ITEM patentiertes System testet E-Liquids unter kontrollierten Bedingungen und schafft mehr Sicherheit.

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Projekt RISK-HUNT3R

Zur modernen Risikobewertung von toxischen Effekten werden humanbasierte Prüfstrategien entwickelt, um Tierversuche zu reduzieren, zu  verfeinern und wenn möglich zu ersetzen. 

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Gefährdung durch Nitrosamine

 

© SERHII, adobe.stock.com

Gesundheitliche Gefährdung durch PFAS

Forschende des Fraunhofer ITEM untersuchen, wie sich PFAS auf die Gesundheit von Menschen auswirken. Ein zentrales Ziel ist es dabei, die »PFAS-Familie« aufgrund ihrer Strukturen und ihrer physikochemischen Eigenschaften in Unterklassen einzuteilen und davon ausgehend Grenzwerte zu identifizieren. 

 

 

© Mit KI erstellt von Sociedade Portuguesa de Inovação

REGENERAR

Das EU-Projekt REGENERAR erforscht epigenetische Ansätze zur Gehirnregeneration. ITEM-Forschende prüfen die Sicherheit nanopartikelbasierter Therapien.

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Industriechemikalien in Lebensmitteln

EFSA-Projekt untersucht neue chemische Risiken in Lebensmitteln – Forschende entwickeln dafür Analysemethoden und bewerten das Risiko.

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© stock.adobe.com, mewaji

Entwurf eines EU-Registers für gesundheitsbezogene Grenzwerte

Die Europäische Kommission plant eine zentrale Datenbank für gesundheitsbezogene Grenzwerte (HBLVs) im Rahmen des Konzepts »Ein Stoff, eine Bewertung«. Diese strukturierte Datenbank soll alle relevanten HBLVs leicht zugänglich an einer Stelle zusammenführen.

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In-vitro-Inhalationsmethoden unterstützen die sichere Produktentwicklung kosmetischer Sprays

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Titandioxid

Forschende analysieren verschiedene TiO₂-Formen auf gesundheitliche Risiken bei Lungenexposition – und liefern wichtige toxikologische Daten für die Sicherheitsbewertung des weit verbreiteten Minerals.

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CLH-Berichtsvorlage

Fraunhofer-Forschende haben die Berichtsvorlage für harmonisierte Einstufung und Kennzeichnung erfolgreich in IUCLID integriert – für mehr Effizienz und Wiederverwendbarkeit von Stoffdaten im europ. Chemikalienrecht.

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ZeroPM: »Zero pollution from persistent, mobile substances«

Die Gefährdung der Sicherheit von Wasserressourcen durch persistente, mobile Substanzen (PM) reduzieren.

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© Auttapon moonsawad, adobe.stock.com

Toxizität von Antimon-Substanzen

Mit ihrer Expertise zu Inhalationsstudien untersuchen Fraunhofer-Forschende potenzielle gesundheitliche Risiken durch die Inhalation von Antimonverbindungen. 

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BAuA-Projekt: Arbeitsplatz-Modell

Arbeits- und Gesundheitsschutz – Überprüfung und Anpassung von Probenahmemethoden zur Bewertung oraler Exposition.

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© Fraunhofer ITEM

Projekt Cell-Painting

Fraunhofer-Forschende etablieren ein vielversprechendes Werkzeug zur Risikobewertung der nächsten Generation. 

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Besseres Verständnis der Kabinenluftqualität

In dem kürzlich gestarteten Projekt ”Cabin air quality III“ sollen die Langzeitwirkungen von Schadstoffen bewertet werden, die Passagiere und Crew-Mitglieder an Bord von Flugzeugen einatmen.

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Kardiotoxizitätsprüfung

Am Fraunhofer ITEM verstehen wir die Risiken für das Herz und neuartige Therapien. Wir bieten maßgeschneiderte Lösungen – von der Identifizierung der Zielstruktur bis hin zu frühen klinischen Studien.

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Projektarchiv

Hier finden Sie weitere Projekte sortiert nach unseren Forschungs- und Entwicklungskompetenzen. 

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Publikationen

  • Blümlein, K., Nowak, N., Ellinghusen, B., Gerling, S., Badorrek, P., Hansen, T., Hohlfeld, J. M., Paul, R., Schuchardt, S. (2023). Occupational exposure to veterinary antibiotics: Pharmacokinetics of enrofloxacin in humans after dermal, inhalation and oral uptake - A clinical study. Environmental Toxicology and Pharmacology 100: 104139. doi: 10.1016/j.etap.2023.104139 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1382668923000819?via%3Dihub
  • Bowden, A., Escher, S., Rose, J., Sadekar, N., Patlewicz, G., O'Keeffe, L., Bury, D., Hewitt, N. J., Giusti, A., Rothe, H. (2023). Workshop report: Challenges faced in developing inhalation thresholds of Toxicological Concern (TTC) - State of the science and next steps. Regulatory Toxicology and Pharmacology 142: 105434. doi: 10.1016/j.yrtph.2023.105434 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0273230023001022  - Open Access
  • Dekant, W., Antoniou, E. E., Bosch, A., Bruer, G. G., Colnot, T., Creutzenberg, O., Drexel, C. P., Duffin, R., Krueger, N., Nolde, J., Poland, C., Schaudien, D., Schuster, T. B., Stintz, M., Weber, K., Wessely, B., Zeegers, M. P. (2023). Issues in the inhalation toxicity testing and hazard assessment for low density particulate materials such as synthetic amorphous silica (SAS). Toxicology Letters [Epub ahead of print]. doi: 10.1016/j.toxlet.2023.02.002 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378427423000905?via%3Dihub
  • Drake, C., Wehr, M. M., Zobl, W., Koschmann, J., De Lucca, D., Kühne, B. A., Hansen, T., Knebel, J., Ritter, D., Boei, J., Vrieling, H., Bitsch, A., Escher, S. E. (2023). Substantiate a read-across hypothesis by using transcriptome data—A case study on volatile diketones. Frontiers in Toxicology 5: 14p. doi: 10.3389/ftox.2023.1155645 https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/ftox.2023.1155645/full  - Open Access
  • Escher, S. E., Felter, S. P., Hollnagel, H., Boobis, A. R., Yang, C., Rathman, J., Cronin, M. T. D., Batke, M. (2023). Workshop report on the evaluation of the updated and expanded carcinogen database to support derivation of threshold of toxicological concern values for DNA-reactive carcinogens. Altex 40(2): 341-349. doi: 10.14573/altex.2210111 https://www.altex.org/index.php/altex/article/view/2556/2489  - Open Access
  • Lange, F., Koch, W. (2023). Application of Resuspension Data of Respirable Particles for Early Phase Inhalation Following Deposition Contamination in Radiological Emergencies. Health Physics 124(3): 155-165. doi: 10.1097/HP.0000000000001648 https://journals.lww.com/health-physics/Fulltext/2023/03000/Application_of_Resuspension_Data_of_Respirable.1.aspx - Open Access
  • Reamon-Buettner, S. M., Rittinghausen, S., Klauke, A., Hiemisch, A., Ziemann, C. (2024). Malignant peritoneal mesotheliomas of rats induced by multiwalled carbon nanotubes and amosite asbestos: transcriptome and epigenetic profiles Particle and Fibre Toxicology 21(1). doi: 10.1186/s12989-024-00565-x https://link.springer.com/article/10.1186/s12989-024-00565-x - Open Access
  • Rodríguez, J. M. M., Frisk, A.-L., Kreutzer, R., Lemarchand, T., Lezmi, S., Saravanan, C., Stierstorfer, B., Thuilliez, C., Vezzali, E., Wieczorek, G., Yun, S.-W., Schaudien, D. (2023). European Society of Toxicologic Pathology (Pathology 2.0 Molecular Pathology Special Interest Group): Review of In Situ Hybridization Techniques for Drug Research and Development. Toxicologic Pathology [Epub ahead of print]. doi: 10.1177/019262332311782 https://journals.sagepub.com/doi/10.1177/01926233231178282  - Open Access
  • Sanz, F., Pognan, F., Steger-Hartmann, T., Díaz, C., Asakura, S., Amberg, A., Bécourt-Lhote, N., Blomberg, N., Bosc, N., Briggs, K., Bringezu, F., Brulle-Wohlhueter, C., Brunak, S., Bueters, R., Callegaro, G., Capella-Gutierrez, S., Centeno, E., Corvi, J., Cronin, M. T. D., Drew, P., Duchateau-Nguyen, G., Ecker, G. F., Escher, S., Felix, E., Ferreiro, M., Frericks, M., Furlong, L. I., Geiger, R., George, C., Grandits, M., Ivanov-Draganov, D., Kilgour-Christie, J., Kiziloren, T., Kors, J. A., Koyama, N., Kreuchwig, A., Leach, A. R., Mayer, M.-A., Monecke, P., Muster, W., Nakazawa, C. M., Nicholson, G., Parry, R., Pastor, M., Piñero, J., Oberhauser, N., Ramírez-Anguita, J. M., Rodrigo, A., Smajic, A., Schaefer, M., Schieferdecker, S., Soininen, I., Terricabras, E., Trairatphisan, P., Turner, S. C., Valencia, A., van de Water, B., van der Lei, J. L., van Mulligen, E. M., Vock, E., Wilkinson, D. (2023). eTRANSAFE: data science to empower translational safety assessment. Nature Reviews Drug Discovery 22(8): 605-606. doi: 10.1038/d41573-023-00099-5 https://www.nature.com/articles/d41573-023-00099-5
  • Schäferhenrich, A., Blümlein, K., Koch, W., Hahn, S., Schwarz, K., Poppek, U., Hebisch, R., Schlüter, U., Krug, M., Göen, T. (2023). Inhalation and dermal exposure to biocidal products during foam and spray applications. Ann Work Expo Health 67(7): 858-875. doi: 10.1093/annweh/wxad037 https://academic.oup.com/annweh/advance-article/doi/10.1093/annweh/wxad037/7221563 - Open Access
  • Schwarz, K., Blumlein, K., Goen, T., Hahn, S., Hebisch, R., Koch, W., Poppek, U., Schaferhenrich, A., Schluter, U., Krug, M. (2023). Aerosol formation during foam application of non-volatile biocidal substances. Ann Work Expo Health 67(6): 731-743. doi: 10.1093/annweh/wxad031 https://academic.oup.com/annweh/article/67/6/731/7207786 - Open Access
  • Warner, L., Bach-Hagemann, A., Schmidt, T. P., Pinkernell, S., Schubert, G. A., Clusmann, H., Albanna, W., Lindauer, U., Conzen-Dilger, C. (2023). Opening a window to the acutely injured brain: Simultaneous retinal and cerebral vascular monitoring in rats. Frontiers in Molecular Neuroscience 16: 1116841. doi: 10.3389/fnmol.2023.1116841 https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fnmol.2023.1116841/full - Open Access