Johannes Becker

In-vitro-Toxizitätsstudien zu ultrafeinen luftgetragenen Partikeln im ULTRHAS-Projekt

Trotz erheblicher Bemühungen zur Reduktion der Feinstaubkonzentrationen (PM) in der Umwelt waren im Jahr 2022 in den 27 EU-Mitgliedstaaten 239.000 Todesfälle auf die Exposition gegenüber PM₂.₅-Konzentrationen über dem WHO-Richtwert von 5 µg/m³ zurückzuführen (EEA Briefing Nr. 21/2024). Der Verkehrssektor wird als eine der Hauptquellen für PM-Emissionen in der EU anerkannt, was die Notwendigkeit umfassender regulatorischer Maßnahmen zur Bewältigung der gesundheitlichen Auswirkungen von Feinstaub unterstreicht.

Ultrafeine Partikel (UFPs) sind eine Größenfraktion von Feinstaub mit einem Durchmesser von weniger als 100 Nanometern. Da die bestehende, massenbasierte Gesetzgebung die vollständige Belastung durch UFPs nicht adäquat erfasst, könnte ihr gesundheitliches Risiko unterschätzt werden. UFPs können bis in die tiefsten Regionen des Atemsystems, die Alveolen, vordringen, wo sie schädliche Effekte wie oxidativen Stress, genetische Veränderungen und Gewebeschäden hervorrufen können.

Angesichts dieser Bedrohung führt das von der EU finanzierte ULTRHAS-Projekt (ULtrafine particles from TRansportation – Health Assessment of Sources, Fördervereinbarung Nr. 955390) eine umfassende gesundheitsbezogene Bewertung verschiedener UFP-Quellen (Verkehrsmittel) auf der Grundlage fundierter Aerosol-Toxizitätsstudien durch. Darüber hinaus werden die Auswirkungen sekundärer organischer Aerosole untersucht, die durch atmosphärische Alterungsprozesse entstehen und deren toxikologisches Potenzial noch nicht vollständig geklärt ist.

Im Rahmen von ULTRHAS ist die Arbeitsgruppe von Dr. Sebastiano Di Bucchianico für Arbeitspaket 3 (Toxizitätsscreening verschiedener Verkehrsmittel in Air-Liquid-Interface-Lungenmodellen) verantwortlich. Zur Erfüllung dieser Aufgaben führen wir Toxizitätstests an Emissionen von Verbrennungsmotoren sowie an nicht-auspuffbedingten Emissionen mithilfe eines In-vitro-Modells der menschlichen Lunge durch. In Übereinstimmung mit dem 3R-Prinzip (Replace, Reduce, Refine) nutzen wir In-vitro-Modelle, um unter standardisierten Laborbedingungen relevante toxikologische Daten zu generieren, während wir gleichzeitig Umweltbelastungen und Ressourcenverbrauch minimieren. Die Air-Liquid-Interface-Exposition ermöglicht realistischere und physiologisch relevantere Toxizitätsstudien, da das In-vitro-Modell direkt ultrafeinen, luftgetragenen Partikeln ausgesetzt wird, wodurch deren physikalische und chemische Eigenschaften erhalten bleiben.

Das übergeordnete Ziel ist es, zu verstehen, wie chemische und physikalische Eigenschaften die Toxizität von UFPs beeinflussen. Dadurch wird das ULTRHAS-Konsortium in die Lage versetzt, potenzielle Gesundheitsrisiken dieser Partikel besser einzuschätzen.

The ULTRHAS project:

European Commission

https://cordis.europa.eu/project/id/955390

University of Rostock

https://www.zimmermann.chemie.uni-rostock.de/projekte/ultrhas/

Norwegian Institute of Public Health

https://www.fhi.no/en/cl/studies/ultrhas/about-ultrhas/