Mission: Sichere Chemikalien und gesunde Umwelt in einer Welt im Wandel

Die moderne Gesellschaft entwickelt, produziert, verwendet und verbreitet eine große und zunehmende Vielfalt von Chemikalien und Materialien. Dazu gehören Pestizide, Arzneimittel, Kunststoffe und chemische Zusatzstoffe, und eine Vielzahl von Industriechemikalien, darunter persistente, bioakkumulierbare und toxische Stoffe wie Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS). Menschen und Ökosysteme sind komplexen Mischungen dieser Verbindungen ausgesetzt. Die chemische Verschmutzung steht in enger Wechselwirkung mit anderen Umweltkrisen wie dem Klimawandel, dem Verlust der biologischen Vielfalt und der Verknappung sauberer Wasserressourcen und hat negative Auswirkungen auf die Gesundheit von Mensch und Umwelt. Der Auftrag des Themenbereiches "Chemikalien in der Umwelt" besteht darin, wissenschaftliche Innovation und interdisziplinäre Lösungen für

• sichere und nachhaltige Chemikalien, die keine Risiken für Mensch und Umwelt darstellen und eine Kreislaufwirtschaft unterstützen, sowie

• eine gesunde, nicht-toxische Umwelt für Menschen und Ökosysteme unter sich ändernden klimatischen, hydrologischen und sozioökonomischen Bedingungen.

Dabei spielen unsere Tools und Modelle sowie Infrastrukturen/Plattformen eine Schlüsselrolle.

Unser Beitrag: Innovative Wissenschaft für nachhaltige Lösungen

Für Hunderttausende von Chemikalien, die in Gebrauch sind, gibt es keine fundierten wissenschaftlichen Daten über die schädlichen Auswirkungen auf Menschen und Tiere, die zugrunde liegenden Mechanismen der Toxizität und das Wissen über Persistenz und Verbleib. Um den Weg zu sicheren und nachhaltigen Chemikalien zu ebnen, entschlüsseln wir die Mechanismen der Auswirkungen auf Zellen, Organismen (einschließlich Menschen) und Ökosysteme und untersuchen die Umwandlung von Chemikalien. Wir entwickeln neue In-vivo-, In-vitro- und In-silico-Methoden (NAMs), die mechanistische Informationen liefern und das Potenzial haben, Tierversuche zu ersetzen. Wir wenden die entwickelten NAM-basierten Hochdurchsatzstrategien an, um eine große Anzahl von einzelnen Chemikalien, Produkten sowie definierten und undefinierten Mischungen zu bewerten und so die Identifizierung sicherer und nachhaltiger Chemikalien zu unterstützen. Diese Strategien beinhalten moderne Berechnungsmethoden unter Verwendung von maschinellem Lernen und künstlicher Intelligenz (KI).

Um eine gesunde und nicht-toxische Umwelt für Menschen und Ökosysteme zu gewährleisten, entwickeln wir neuartige umfassende Überwachungsstrategien für komplexe Gemische gefährlicher Chemikalien in der Umwelt, in Organismen und im menschlichen Körper. Diese Strategien umfassen modernste analytische Screening-Tools für komplexe Gemische und die Spurenanalyse schwieriger Stoffgruppen wie sehr polare und mobile Verbindungen und Nanoplastik. Zur Charakterisierung gefährlicher Gemische setzen wir wirkungsbasierte Hochdurchsatzmethoden ein. Umfassende Überwachungskampagnen, die Modellierung von Gemischen, fortschrittliche Datenwissenschaft und die interdisziplinäre Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern anderer Themenbereiche ermöglichen es uns, die Exposition und das Risiko von der lokalen bis zur kontinentalen Ebene und von Wasserressourcen bis zu menschlichen Kohorten zu bewerten.

Methoden und Infrastruktur

Unsere Forschung für sichere und nachhaltige Chemikalien und eine nicht-toxische Umwelt stützt sich auf eine umfassende, einzigartige Forschungsinfrastruktur. Diese Infrastruktur basiert auf modernsten chemisch-analytischen und bioanalytischen Instrumente und Methoden, Mesokosmen, human- und ökotoxikologischen Modellsystemen sowie moderner Datenwissenschaft und Modellierung.

Maximale Kohärenz und Effizienz unserer Forschungsinfrastruktur wird durch (bio-)analytische Plattformen wie CITEPro und ProMetheus erreicht. CITEPro ist eine Plattform für die Hochdurchsatz-Probenvorbereitung, die automatisierte Exposition von Zellkulturen und aquatischen Organismen und die automatisierte Analyse der Wirkungen und chemischen Konzentrationen für eine große Anzahl von Chemikalien, menschlichen und Umweltproben. ProMetheus - eine zentrale Bioinformatik- und Omics-Plattform - ermöglicht die Generierung, das qualitative und quantitative Management von großen Datensätzen und Informationen über Zellen, Gene, Proteine und Metaboliten und macht diese Informationen zugänglich.

Netzwerke und Wissenstransfer

Wir arbeiten mit nationalen und internationalen Partnern verschiedener Disziplinen zusammen, wobei der Schwerpunkt auf Europa liegt, um die Wirkung unserer Forschung zu maximieren. Zu diesem Zweck nehmen wir eine führende Rolle in großen wissenschaftlichen Netzwerken wie dem Science-Policy Interface NORMAN (https://www.norman-network.net/) und der Europäischen Forschungspartnerschaft PARC (https://www.eu-parc.eu/) ein und leisten politische Beratung bei der Verhandlung des UNEP Global Plastics Treaty.

Ein enger Informationsaustausch mit nationalen und internationalen Gremien, Behörden und Institutionen, die für die Bewertung von Chemikalien zuständig sind, ist eine Voraussetzung für den Transfer von Wissen und Ergebnissen in die Praxis. Das breite Spektrum an fachlicher Expertise in System-, Zell- und Ökotoxikologie, Epigenetik und molekularer Systembiologie sowie die einzigartige analytische und bioanalytische Kompetenz und Ausstattung machen das UFZ zu einem gefragten Partner und Experten für Wissenschaft, Behörden und chemische Industrie.

Das Umweltbundesamt (UBA), das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR), das Institut für Umwelt und Nachhaltigkeit (IES) der Gemeinsamen Forschungsstelle (GFS) der Europäischen Kommission, die Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) und die US-amerikanische Umweltbehörde (EPA) sind wichtige strategische Partner in unserem Bestreben nach einer giftfreien Umwelt, die gesunde Menschen in einer gesunden Umwelt schützt.

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