Medizinische Universität Graz - Research portal
Selected Publication:
Zakaria, S.
„Vorkommen und Verhalten von Fullerenen in der Österreichischen Umwelt-Analytik, Bewertung und toxikologische Interpretation“
Doktoratsstudium der Medizinischen Wissenschaft; Humanmedizin; [ Dissertation ] Graz Medical University; 2017. pp.
[OPEN ACCESS]
FullText
- Authors Med Uni Graz:
- Advisor:
- Fauler Günter
- Fröhlich Eleonore
- Gries Anna
- Altmetrics:
- Abstract:
- Fullerene gehören zur Klasse der kohlenstoffhaltigen Nanomaterialien. Ihnen wird aufgrund ihrer Stabilität und breiten Palette an Modifikationsmöglichkeiten ein großer Einsatz in der Biomedizin und Materialwissenschaft zugeschrieben. Seit Mitte 2013 gibt es in Europa eine Melde-und Kennzeichnungspflicht für Nanopartikel in Kosmetika (EU-Kosmetikverordnung (VO-EG Nr. 1223/2009). Auch wurden bereits in einigen Studien beachtliche Fullerenkonzentrationen in Klärschlamm-, Boden- und Abwasserproben gemessen (Farre et al. (2010), Nunez et al. (2012), Emke et al. (2015) etc.). Aufgrund dieser Tatsachen sind ein besseres Verständnis und eine Prüfung über den Einsatz von Fullerenen auch in der Österreichischen Umwelt immer notwendiger, besonders da aus manchen Studien (Tsuchiya et al. 1996, Snyder et al. 2015, Oberdörster et al. 2006, etc.) hervorgeht, dass Fullerene toxische Wirkungen haben können. Im Vordergrund dieser Studie stand die Etablierung und Validierung einer LC-MS/MS-Methode zur Bestimmung von Fulleren C60, C70 und NMFP bei niedrigen ng/L und ng/g Konzentrationen in ausgewählten Abwasser-, Klärschlamm- und Kosmetikprodukten Österreichs. Mit der Entwicklung dieser Methode sollte zum ersten Mal in Österreich aufgeklärt werden, welche Produkte für den Menschen und die Umwelt potentielle Problemquellen darstellen und ob ein toxikologisches Risiko für den Menschen besteht. Zum Zweck der Bewertung einer toxikologischen Gefahr für Mensch und Umwelt wird abschließend auch der Stand der toxikologischen Datenlage von Fullerenen diskutiert. Diese Studie basiert auf der Verwendung einer Flüssigchromatographie-Tandem Massenspektrometrie (LC-MS/MS) und Flüssig-Flüssig-Extraktion (LLE) bei Abwasserproben bzw. Fest-Flüssig-Extraktion (SLE) bei Klärschlamm und Kosmetika, sowie der zusätzlichen Reinigung von fettreichen Kosmetikprodukten mittels Carrez-Klärung zur Identifizierung und Quantifizierung von Fullerenen. Bei der Methodenentwicklung wurden LC-MS/MS-Analysen durchgeführt. Zur Erstellung der Messmethode wurden zunächst die substanzspezifischen MS-Parameter mittels Infusion, im Anschluss die chromatographischen Bedingungen sowie die quellenabhängigen MS-Parameter mittels Fließinjektion optimiert und zuletzt die Basisvalidierung durchgeführt. Die Prozesskontrolle und zuverlässige Reproduzierbarkeit der Methode wurde durch die Zugabe eines Surrogates gewährleistet. Die Analyse von C60, C70 und N-Methylfulleropyrrolidin (NMFP) Fullerenen in den Abwasser-und Klärschlammproben wurde mit den optimierten chromatographischen Bedingungen der etablierten Methode durchgeführt. Die Resultate zeigten, dass C60, C70 und NMFP Fullerene in den untersuchten Abwasser-und Klärschlammproben nicht oberhalb der Nachweisgrenze detektiert wurden. In den kosmetischen Produkten wurden Fullerene zum Teil in hohen ng/ml und ng/g Konzentrationen gemessen. Bei den gemessenen Werten von 10-340ng/g kann man von keiner zytotoxischen Wirkung ausgehen, da vergleichsweise in verschiedenen anderen Studien (Tsuchiya et al. 1996, Snyder et al. 2015, Oberdörster et al. 2006, etc.) die zytotoxischen Effekte erst bei höheren Konzentrationen gefunden wurden. Die Untersuchungsergebnisse lassen den Schluss zu, dass die österreichische Population zwar in Kontakt mit fullerenhaltigen Produkten kommt, jedoch bis jetzt keine Gefahr für die Umwelt und die Gesundheit des Menschen besteht, da alle gemessenen Werte als zu niedrig einzustufen sind, als dass man von einem Risiko ausgehen könnte. Dies könnte sich aber mit steigendem Trend und Verbrauch fullerenhaltiger Produkte in den nächsten Jahren noch ändern. Finanzierung: BMLFUW (Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft) und Umweltbundesamt Wien