Nanotoxikologie

Die Arbeitsgruppe Nanotoxikologie des Fraunhofer-Instituts für Biomedizinische Technik IBMT erforscht das human- und ökotoxikologische Risikopotenzial von Nanomaterialien und entwickelt 3R-Alternativen zu Tierversuchen, auch im Rahmen der EU-Chemikalienverordnung REACH.

Folgende Forschungsbereiche bilden die Schwerpunkte der Arbeitsgruppe:

• REACH - Toxikologische Risikobewertung nach internationalen Standards
  
• Eintrittspfade von Nanopartikeln in den Organismus
• Verhalten von Nanomaterialien in der Umwelt
   

REACH - Toxikologische Risikobewertung nach internationalen Standards
Die Arbeitsgruppe Nanotoxikologie führt toxikologische Standardprüfungen gemäß REACH-Prüfverfahren (EG 440/2008) durch, zur Beurteilung des toxischen Potenzials von Nanomaterialien, Chemikalien, neuen Materialien und Medizinprodukten. Bei der Entwicklung neuer Materialien oder Produkte sowie bei der Zulassung von Chemikalien und Nanomaterialien unterstützt die Arbeitsgruppe Nanotoxikologie durch akute & subchronische Toxizitätsstudien nach internationalen Standards (ISO, OECD). Sie bietet Untersuchungen der Genotoxizität, Kanzerogenität, Mutagenität sowie Zytotoxizitätsstudien (nach ISO 10993-5), Vaskularisierungsprüfungen (HET-CAM Assay) und immuntoxikologische Prüfungen. Ergänzt wird die biologische Bewertung der (Nano)Materialien und Produkte durch deren physikochemische Charakterisierung und Analysen der Abbauprodukte.
Von der Machbarkeitsstudie über toxikologische Screenings, Konzepterstellung für präklinische Studien bis hin zur Entwicklung und Standardisierung von 3R ("Replace", "Reduce" und "Refine")-Alternativen zu Tierversuchen, bietet die Arbeitsgruppe Nanotoxikologie alle Stufen der Forschungs- und Entwicklungsarbeit an.

Eintrittspfade von Nanopartikeln in den Organismus
Die Arbeitsgruppe Nanotoxikologie untersucht die Wechselwirkungen von Nanomaterialien mit biologischen Grenzflächen sowie mit Organen und Barrieren im Körper. In-vitro- sowie Ex-vivo-Modelle zur Untersuchung der Interaktion von Nanomaterialien mit Luft-Flüssigkeits-Grenzschichten (z. B. Lungenbarriere, Hautbarriere) und an Flüssigkeit-Flüssigkeits-Grenzschichten (z. B. intestinale Barriere, Blut-Hirn-Schranke) stehen zur Verfügung und werden jeweils an individuelle Fragestellungen angepasst. Auch Kinetik-Studien der zellulären Aufnahme und Anreicherung sowie der subzellulären Verteilung der Nanomaterialien werden durchgeführt. Neben der Entwicklung neuer In-vitro- und Ex-vivo Testsysteme beschäftigt sich die Arbeitsgruppe mit der Entwicklung und Evaluierung miniaturisierter Kultivierungseinheiten und nichtinvasiven Analysemethoden zur Untersuchung von Nanopartikel-Zell-Interaktionen, bis auf Einzelzellebene.

Verhalten von Nanomaterialien in der Umwelt
In der Arbeitsgruppe Nanotoxikologie werden Analytikmethoden zur sensitiven Bestimmung des Verbleibs und der Charakteristika von Nanomaterialien in Mensch und Umwelt im Niedrigdosisbereich entwickelt. Die Veränderung der Nanomaterialeigenschaften nach Eintrag in die Umwelt und dessen Effekt auf die biologische Funktionalität der Nanopartikel steht im Fokus der ökotoxikologischen Forschungen. Zum Nachweis von Nanomaterialien in Umwelt- und Humanproben werden neue Technologien entwickelt. Dabei kommt unter anderem die Feld-Fluss-Fraktionierung zum Einsatz.