Toxikologischer Cross-Check

Neue Flammschutzmittel im Test

Empa-Forscher haben drei neuartige Flammschutzmittel entwickelt und diese auf ihre Toxizität untersucht. Nicht alle haben den Test bestanden.

In-vitro-Kultur menschlicher Nervenzellen (gelb gefärbt; Zellkerne: lila). Bei einer Konzentration von 100 µM zeigen sowohl PBDE 99 als auch ETA-DOPO und EG-DOPO eine deutliche Schädigung der Zellen, während dies bei DOPO und EDA-DOPO nicht zu beobachten war.

Die Forschung ist bestrebt, immer bessere und sicherere Flammschutzmittel zu entwickeln. So hat etwa das Team von Sabyasachi Gaan von der Empa-Abteilung „Advanced Fibers“ drei neue Stoffe synthetisiert, die über gleiche oder verbesserte Flammschutzwirkung verfügen, als bisher erhältliche Produkte. Doch ehe ein Flammschutzmittel überhaupt für die Massenproduktion in Frage kommt, ist es unabdingbar, die Sicherheit für den Menschen zu gewährleisten. Dass eine vorgängige toxikologische Abklärung von Vorteil ist, zeigt das Beispiel des Flammschutzmittels TCCP, das erst nach seiner Markteinführung für den Menschen als giftig klassiert worden war und nun sukzessive vom Markt genommen werden muss. Die neu entwickelten Flammschutzmittel von Gaan und seinem Team sind Derivate eines bestehenden Mittels (DOPO) und nennen sich ETA-DOPO, EG-DOPO und EDA-DOPO. Experten der Empa-Abteilung „Particles-Biology Interactions“ haben die Substanzen einem toxikologischen Cross-check unterzogen.

Tests mit verschiedenen Zellen

Das Team um Cordula Hirsch exponierte sowohl Lungenzellen als auch Makrophagen (Fresszellen) mit den Flammschutzmitteln. Die Empa-Forscherin konnte nur für eine der drei Substanzen keine toxischen Reaktionen feststellen. Die Lunge ist hauptsächlich bei der Herstellung und Verarbeitung von Flammschutzmitteln in Pulverform betroffen. Später gelangen die giftigen Stoffe über die Haut in den Organismus und können dort entweder Hautschäden oder sogar neurotoxische Wirkung entfalten.

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Daher gab Hirsch die Proben an Stephanie Mathes von der Zürcher Hochschule für angewandte Wissenschaften (ZHAW) in Wädenswil weiter, die zusammen mit ihrem Team die neuen Flammschutzmittel auf ihre Hautverträglichkeit untersuchte. Dabei züchteten die Forscherinnen menschliche Haut und behandelten diese mit unterschiedlich hohen Konzentrationen des Flammschutzmittels.

Für die neurologischen Abklärungen war Stefan Schildknecht mit seinen Mitarbeitern von der Universität Konstanz zuständig. Dabei untersuchte er die direkte Wirkung des Stoffes auf neuronale Effekte mit Hilfe von Tests mit Hirnzellen.

Fazit der Forscher: Zwei der drei Flammschutzmittel fielen bei den Tests durch. Beide führten zu einer Schädigung der verwendeten Testzellen und kommen so für eine Weiterentwicklung nicht mehr in Frage. Es konnte allerdings auch gezeigt werden, dass das neu entwickelte EDA-DOPO nicht nur eine bessere Flammschutzwirkung aufweist als bisher erhältliche Produkte, sondern auch bei den  durchgeführten Tests keinerlei toxische Wirkung zeigte. Somit ist EDA-DOPO ein guter Kandidat, um die nächsten Schritte in Angriff zu nehmen.

Literatur

Multiparameter toxicity assessment of novel DOPO-derived organophosphorus flame retardants, C Hirsch, B Striegl, S Mathes, C Adlhart, M Edelmann, E Bono, S Gaan, KA Salmeia, L Hoelting, A Krebs, J Nyffeler, R Pape, A Bürkle, M Leist, P Wick, S Schildknecht, Archives of Toxicology, DOI: 10.1007/s0204-016-1680-4.

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