Department Wirkungsorientierte Analytik

Modernes Leben, unser Wohlbefinden, Wirtschaft und Mobilität sowie Kommunikation funktionieren nur mit einer Vielzahl von synthetischen Chemikalien: Kunststoffadditive wie Weichmacher und Flammenschutzmittel, persönliche Körperpflegeprodukte, Färbe- und Arzneimittel, Pestizide und viele andere mehr. Viele der Chemikalien gelangen in die Umwelt – und finden sich in Gewässern, Sedimenten, Boden und Atmosphäre wieder. Sie treten nicht einzeln auf, sondern als komplexe Mischungen. Mikroorganismen, Pflanzen, Tiere und Menschen sind damit einem Chemikaliencocktail ausgesetzt. Mit welchen Effekten? Wie beeinflussen sie Gesundheit, Fitness und Fortpflanzung? Welche sind akut toxisch?

Im Department Wirkungsorientierte Analytik entwickeln und testen wir Werkzeuge, um diese komplexen Chemikalienmischungen zu enträtseln und Ursache-Wirkungs-Beziehungen zwischen Schadstoffbelastung und Effekten zu verstehen. Wir identifizieren Chemikalien, die für nachteilige Effekte auf Organismen verantwortlich sind. Damit unterstützen wir die Risikoabschätzung und die wirksame Verringerung von gefährlichen Umweltbelastungen.

Als übergreifenden Ansatz nutzen wir die Wirkungsorientierte Analytik (Effect-directed Analysis – EDA). Dieser Ansatz kann auf verschiedene Umweltmatrices, auf Gewebe sowie Körperflüssigkeiten von Tieren und Menschen als auch auf technische Stoffgemische angewendet werden. Schlüsselelemente der EDA sind erstens Biotests, die es erlauben, Auswirkungen von Proben und Chemikalien auf Zellen, Organismen und Lebensgemeinschaften nachzuweisen. Zweitens nutzen wir Ansätze, mit denen wir die Komplexität von Stoffgemischen über statistische Verfahren oder durch chromatographische Trennung reduzieren können, um Fraktionen und Chemikalien, die für die beobachteten Wirkungen potenziell verantwortlich sein könnten, zu isolieren. Mit chemischen Analysen (multi-target und non target) und Modellen klären wir drittens Strukturen unbekannter toxischer Substanzen auf. Mit den Modellen können Eigenschaften chemischer Strukturen vorhergesagt und diese dann mit Beobachtungen verglichen werden.

Unser Ziel ist es, mithilfe von EDA-Werkzeugen, der Evaluierung von Monitoringdaten, Substanzdatenbanken sowie Vorhersagewerkzeugen komplexe Belastungen besonders in Hinblick auf europäische Wasserressourcen zu bewerten und zu priorisieren, die Schadstoffexposition in vielfältig belasteten aquatischen Ökosystemen zu charakterisieren und dabei zu helfen, das Exposom von Menschen und aquatischen Organismen zu analysieren.