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Leiter:
Dr. Richard Gminski
Mitarbeiter:
Ali Arif
Dipl. Biol. Manuel Garcia-Käufer
Armin König
Dr. Tao Tang
Kooperationen:
PD Dr. Bernd Kammerer (Zentrum für Biosystemanalyse (ZBSA)); Dr. rer. nat. Carsten Gründemann (AG Naturheilkunde
Inst. f. Umweltmedizin u. Krankenhaushygiene Freiburg); Prof. Siegfried Knasmüller (Inst. f. Krebsforschung
Medizinische Universität Wien); Dr. Sven Kerzenmacher (Institut für Mikrosystemtechnik – IMTEK); Prof. Dr. Andrea Hartwig (Institut für Angewandte Biowissenschaften
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)); PD Dr. Irina Nazarenko
Exosomen und Tumorbiologie (Inst. f. Umweltmedizin u. Krankenhaushygiene Freiburg); Prof. Dr. Olga Polydorou (Klinik für Zahnerhaltungskunde und Parodontologie Freiburg)

Schwerpunkte der AG  Umwelt- und Nano-Toxikologie (UTOX) liegen im Bereich der grundlagen- und anwendungsorientierten Forschung. Hierzu gehören z.B. die Aufklärung biologischer Wirkungen der (inhalativen) Exposition gegenüber flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) und nanoskaligen Partikeln sowie die generelle Risikobewertung von Schadstoffexpositionen.
Zur Einschätzung des Gefährdungspotentials von Fremdstoffen gegenüber Mensch und Umwelt kommen experimentelle Testverfahren zum Einsatz, die Bestandteil einer standardisierten Risiko-Bewertungsstrategie zur Ableitung potentieller Gesundheitsrisiken sind. Im Fokus stehen darüber hinaus die Entwicklung, Etablierung und Anwendung neuartiger molekularbiologischer Testmethoden.
Hierzu kommen zellbasierte Testsysteme zum Einsatz, die als in-vitro Modelle für bestimmte Zielgewebe fungieren, z.B. alveoläre Lungenzellen als Modell für die inhalative Aufnahme von Feinstaubpartikel oder PBMCs als Surrogat-Gewebe für die Erfassung systemischer Effekte.
Ziel ist es, Expositionspfade gegenüber z.B. luftgetragenen Schadstoffen in seiner gesamten Breite abzudecken – vom Nachweis der Exposition gegenüber einem Gefahrstoff (Bioeffektmonitoring) bis zum Auftreten der dadurch veränderten Strukturen und Funktionen im Organismus.
Neben einem akut-toxischen Wirkpotential von anthropogenen Schadstoffen sind hierbei insbesondere chronisch-toxische Effekte von Interesse, welche im Rahmen mechanistischer Studien und durch die Untersuchung von sensitiven biologischen Biomarkern geklärt werden kann. Besonderer Schwerpunkt und Expertise der Arbeitsgruppe liegt hierbei auf der Identifizierung und Charakterisierung von Schadstoff-induzierten Wirkungen auf das Erbgut (Gentoxizität und Mutagenese).

Zum Methodenrepertoire gehören u.a. hochdurchsatzfähige Testverfahren, die insbesondere der Aufklärung von Toxizitätsmechanismen in biologischen Systemen dienen:

• Bestimmung der Zytotoxizität (WST-1, LDH, AlamarBlue®, TEER) u.a. von luftgetragenen Schadstoffen (z.B. auf humane Lungenzellen und 3D-Lungengewemodellen)
• Nachweis gentoxischer Substanzen in vitro/ex vivo (Mikrokerntest OECD 478, Comet assay OECD 489, Alkaline Unwinding assay)
• Messung reaktiver Sauerstoff Spezies sowie zellulärer Folgereaktionen (ESR, DCFH-DA, MDA-assay, GSH-Level)
• Durchflusszytometrische Analysen (FACS) von Zellzyklus und Viabilität (Apoptose- u. Nekroseinduktion)
• Zytokinanalysen zur Untersuchung inflammatorischer Prozesse (auf Genexpressions- und Proteinebene)
• Entwicklung und Optimierung innovativer Expositionsverfahren (Vitrocell® Air/liquid-Expositionsmodul)
• Entwicklung von Verfahren zur Ermittlung der Expositionshöhe und der Wirkung von flüchtigen organischen Verbindungen, z. B. VOC, SVOC
• Entwicklung von Verfahren zur Ermittlung der Expositionshöhe und der Wirkung feiner und ultrafeiner (nanoskaliger) Partikel

Laufende Forschungsprojekte und humantoxikologische Risikobewertungsstudien beinhalten u.a.:

• Planung, Durchführung und Auswertung von humanen Biomonitoring-Untersuchungen im Zusammenhang mit Gefährdungs- und Risikobeurteilungen
• Pilotstudien zur Belastung des Menschen gegenüber Feinstaub aus Laserdruckeremissionen und gegenüber Holzwerkstoffemissionen
• Gefährdungs- und Risikobeurteilungen von Innenraumluftbelastungen
• Bewertung von Gesundheitsgefahren und Gesundheitsrisiken durch Produkte und Bedarfsgegenstände
• Recherchen in toxikologischen Datenbanken
• Erarbeitung von toxikologischen Stoffprofilen

Publikationen