Suchen

Flammschutzmittel Toxikologische Wirkung von Flammschutzmitteln untersucht

| Autor / Redakteur: Cornelia Zogg* / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Um die Ausbreitung von Bränden zu verhindern, werden in vielen Prdukten und Bauteilen so genannte Brandhemmer oder Flammschutzmittel verwendet. Viele stehen dieser Substanzen stehen im Verdacht gesundheitsschädlich zu sein. Am schweizerische Empa haben Wissenschaftler nun alternative Flammschutzmittel entwickelt und deren Toxikologie mit handelsüblichen Brandhemmern verglichen.

Firmen zum Thema

Flammschutzmittel sollen die Ausbreitung von Bränden eindämmen.
Flammschutzmittel sollen die Ausbreitung von Bränden eindämmen.
(Bild: gemeinfrei / CC0 )

Dübendorf/Schweiz – 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 Mittel 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.

Toxikologie-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. Doch die Lunge ist hauptsächlich bei der Herstellung und Verarbeitung in Pulverform von den Auswirkungen der Flammschutzmittel betroffen. Später gelangen die giftigen Stoffe über die Haut in den Organismus und können dort entweder Hautschäden oder sogar neurotoxische Wirkung entfalten.

In-vitro-Kultur menschlicher Nervenzellen (gelb gefärbt; Zellkerne: lila) mit steigenden Konzentrationen verschiedener Flammschutzmittel: PBDE 99 ist ein bereits verwendetes Flammschutzmittel, das im Verdacht steht, gesundheitsschädlich zu sein; die Substanz diente als Positivkontrolle. Bei der 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.
In-vitro-Kultur menschlicher Nervenzellen (gelb gefärbt; Zellkerne: lila) mit steigenden Konzentrationen verschiedener Flammschutzmittel: PBDE 99 ist ein bereits verwendetes Flammschutzmittel, das im Verdacht steht, gesundheitsschädlich zu sein; die Substanz diente als Positivkontrolle. Bei der 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.
(Bild: Empa )

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 behandelte 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 mithilfe von Tests mit Hirnzellen.

Fazit der Forschenden: 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. Die Forschenden haben allerdings auch gezeigt, 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 aufweist. Somit ist EDA-DOPO ein guter Kandidat, um die nächsten Schritte in Angriff zu nehmen.

Originalpublikation: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

* C. Zogg, Empa Eidgenössische Material- Prüfungs-und Forschungsanstalt, 8600 Dübendorf/Schweiz

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Kontaktieren Sie uns über: support.vogel.de (ID: 44175872)