Glühwürmchen als Spione Xenohormonen auf der Spur

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1 Glühwürmchen als Spione Xenohormonen auf der Spur Untersuchung von Verpackungen auf hormonell wirksame Substanzen OFI - Austrian Research Inst. for Chem. and Tech. März 2015

2 Schlagzeilen

3 Verunsicherung der Konsumenten

4 Strukturähnlichkeiten mit Hormonen Bisphenol A (Monomer von Polycarbonat) Östrogen (17β-Estradiol) (Natürliches weibliches Sexualhormon)

5 BPA Alternativen Östrogenaktivitäten in-vitro BPA BPF TDP BPS BPP BPB BPZ BADGE Not active 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 Relative Aktivität im Vergleich zu Bisphenol A

6 Hormonell wirksame Substanzen in Verpackungen Es gibt viele unterschiedliche hormonell wirksame Substanzen in Kunststoffen viele davon sind zur Zeit vermutlich noch gar nicht bekannt! Mögliche Quellen Additive (z.b. Weichmacher, UV-Blocker) Nebenprodukte des Polymerisationsprozess (z.b. Styroldimere) Monomere (z.b. Bisphenol A and Bisphenol S) Druckfarbenbestandteile (z.b. Photoinitiatoren) Kontaminanten.

7 PET-Flaschen hormonaktiv? Östrogenaktivität in Mineralwasser Verschiedene unabhängige Studien: ABER: Östrogenaktivität in Mineralwasser (vergleichbar mit Kläranlagenabflüssen) PET Flaschen in Verdacht keine direkte Analyse der Flaschen keine validierten Methoden

8 Hormonaktives Mineralwasser: Wagner & Oehlmann 2009

9 Hormonaktives Mineralwasser: Wagner & Oehlmann 2009

10 Wagner & Oehlmann 2009

11 Established Bioassays Hefezellen-basierte Tests Yeast Estrogen Screen Yeast Androgen Screen Humanzellen-basierte Tests (E-Screen and CALUX) Östrogene (weibliche Sexualhormone) Androgene (männliche Sexualhormone) Schilddrüsenhormone Substanzen die den PPAR -Rezeptor binden

12 Funktionsweise Bioassays Firefly Luciferase gene

13 Funktionsweise Bioassays Firefly Luciferase gene

14 Funktionsweise Bioassays Firefly Luciferase gene

15 Funktionsweise Bioassays Firefly Luciferase gene

16 Funktionsweise Bioassays

17 Chemical Analysis HPLC-UV/VIS-MS/MS3 Dionex U3000 Qtrap 5500, Triple-Quad with linear Ion trap Source: ESI and APCI Limit of detection: < 10 ppb GC MS TDU-GC/MS: 7890A (GC) C inert (MS) + FID with multipurpose Sampler: TDU/HS/FI Screening of unknown substances + Semi-quantification with FID

18 Analysenschema

19 Probenscreening >300 verschiedene Verpackungsmaterialien getestet Leerverpackungen (Flaschen, Verschlüsse, Becher, Mikrowellenverpackungen, Granulate, Folien, ) Untersuchte Materialien: Verbundfolien Polystyrol Polyolefine Getränkeverbundkartons Dosen

20 Ergebnisse >80% der Proben: keine Hormonaktivität Östrogenaktivität: 15% der Proben: östrogenaktiv Aktivitäten geringer als die in Mineralwasser detektierten Aktivitäten in früheren Studien (<7 ng/l EEQ) Einzelne Proben: Höhere Aktivitäten: bis 100 ng/l EEQ Androgenaktivität: keine Androgenaktivitäten detektiert, aber ca. 10% der Proben antiandrogenaktiv (Unterdrückung der Wirkung von Testosteron) Keine Schilddrüsenhormon-Aktivität

21 Antagonisten Blockierung des Rezeptors x

22 Östrogenaktivität: Vergleich mit Lebensmitteln und Grenzwerten Höchste Östrogenaktivität im Screening: 60 ng/l EEQ im Migrat Meisten anderen Proben: 0 2 ng/l EEQ Milch: ca ng/l EEQ Tofu: bis zu 1000 ng/l EEQ In Mineralwasser detektierte Aktivitäten: bis zu 70 ng/l EEQ Geschätzte tägliche Aufnahme an natürlichen Östrogenen ng EEQ/day (abhängig von Ernährung) Grenzwert ADI (ethinyl estradiol): 7 ng EEQ/day

23 Östrogenaktivität: Vergleich mit Lebensmitteln und Grenzwerten Höchste Östrogenaktivität im Screening: 60 ng/l EEQ im Migrat Meisten anderen Proben: 0 2 ng/l EEQ Milch: ca ng/l EEQ Entspricht Tofu: bis 300 zukg 1000 Lebensmittel ng/l EEQaus der hormonell wirksamsten Verpackung In Mineralwasser detektierte Aktivitäten: bis zu 70 ng/l EEQ (unter Worst-Case - Lagerbedingungen) Geschätzte tägliche Aufnahme an natürlichen Östrogenen ng EEQ/day (abhängig von Ernährung) Grenzwert ADI (ethinyl estradiol): 7 ng EEQ/day

24 Östrogenaktivität: Vergleich mit Lebensmitteln und Grenzwerten Höchste Östrogenaktivität im Screening: 60 ng/l EEQ im Migrat Meisten anderen Proben: 0 2 ng/l EEQ Milch: ca ng/l EEQ Entspricht Tofu: bis 300 zukg 1000 Lebensmittel ng/l EEQaus der hormonell wirksamsten Verpackung In Mineralwasser detektierte Aktivitäten: bis zu 70 ng/l EEQ (unter Worst-Case - Lagerbedingungen) Geschätzte tägliche Aufnahme an natürlichen Östrogenen ng EEQ/day (abhängig von Ernährung) Entspricht 120 g Lebensmittel aus der Grenzwert ADI (ethinyl estradiol): hormonell wirksamsten Verpackung (unter Worst-Case - Lagerbedingungen) 7 ng EEQ/day

25 Identifikation Antioxidans: Alkanox 28 (trade name) Monomer: Styrol No estrogen activity Degradation products: 2,4-dicumylphenol By-products of polymerisation 1 2-diphenylcyclobutan Low estrogen activity 4-cumylphenol High estrogen activity

26 Rechtliche Bedeutung? Derzeit (langwierige) Diskussion auf Europäischer Ebene: - Was ist ein endokriner Disruptor aus rechtlicher Sicht? - Können für endokrine Disruptoren sichere Grenzwerte festgelegt werden? - Wie wird mit additiven Effekten aus unterschiedlichen Quellen umgegangen? Derzeit nicht absehbar wann und wie ein Kompromiss gefunden wird!

27 Rechtliche Bedeutung? Beispiel BPA - Klassische toxikologische Tests geben keinen Anlass zur Sorge - Aber etliche (umstrittene) Studien die auf hormonelle Effekte bei geringen Konzentrationen hinweisen Auf Grund der generellen Unsicherheit und Druck aus der Bevölkerung: BPA Verbot für Babyfläschchen BPA Verbot in Frankreich Verringerung des BPA-Grenzwerts (TDI) um einen Faktor 12 Weitere Verbote (z.b. andere Bisphenole) in Diskussion (z.b. in Schweden)

28 Screening of PET samples 35 verschiedene PET-Proben Granulate Recycling Flakes Preformen Flaschen (0-100% Recyclinganteil) Nur eine von 35 Proben zeigte eine sehr leichte Östrogenaktivität: Estrogen active sample (Recycling flakes): 0,05 ± 0,02 ng EEQ/L Estrogen activity in bottled water (Wagner 2009): 75 ng EEQ/L

29 Kontakt: Dr. Christian Kirchnawy t: christian.kirchnawy@ofi.at