Umweltfaktor

Mit Mitteln des NIEHS Superfund Research Program (SRP) und anderer NIEHS-Programme entwickelten Forscher am SRP Center der Oregon State University (OSU) einen einfachen, nicht-invasiven Ansatz zur Überwachung der persönlichen Chemikalienexposition mithilfe von Silikonarmbändern. Die hochempfindlichen Armbänder können verwendet werden, um die Belastung durch geringe Mengen Hunderter Chemikalien zu messen und bieten ein einzigartiges Werkzeug, um die komplexen Gemische, denen Menschen im Laufe ihres täglichen Lebens ausgesetzt sein können, besser zu verstehen.

„Die Armbänder haben viele Vorteile im Vergleich zu herkömmlichen Ansätzen zur persönlichen Überwachung“, sagte Kim Anderson, Ph.D., Leiterin des OSU SRP-Teams. „Sie sind klein und leicht und können den ganzen Tag über getragen werden, wenn sie ihren verschiedenen Aktivitäten nachgehen, zum Beispiel beim Pendeln, Arbeiten, Kochen, Sport treiben und schlafen. Die Armbänder können Fragen zur persönlichen Exposition gegenüber einer Reihe von Chemikalien beantworten, die wir in der Vergangenheit nicht auf individueller Ebene beantworten konnten.“

Menschen sind vielen verschiedenen Chemikalien in Lebensmitteln, Wasser, Luft und Produkten ausgesetzt, die mit der Haut in Berührung kommen. Einige dieser Belastungen können für die menschliche Gesundheit schädlich sein, es kann jedoch schwierig sein, solch komplexe Gemische zu erfassen und zu verstehen, wie sie sich gegenseitig beeinflussen und die Gesundheit beeinträchtigen können.

In der Vergangenheit waren Geräte zur persönlichen Expositionsmessung nur in der Lage, einen kleinen Bereich gezielter Verbindungen nachzuweisen, oder sie waren groß und umständlich für die Studienteilnehmer. Genauere persönliche Expositionsdaten können aus biologischen Proben wie Blut oder Urin gewonnen werden, aber solche Ansätze können für Studienteilnehmer invasiv sein. Um ein besseres Verständnis des Exposoms zu erlangen – der Gesamtheit der Expositionen, denen ein Mensch im Laufe seines Lebens ausgesetzt ist, und der Art und Weise, wie diese Expositionen zu Krankheiten führen können – müssen Wissenschaftler zunächst über bessere Werkzeuge verfügen, um die verschiedenen chemischen Mischungen zu erfassen, aus denen die Umwelt eines Menschen besteht.

Anderson und der ehemalige SRP-Auszubildende und Gewinner des KC Donnelly-Preises 2012 Steven O'Connell, Ph.D., entwickelten einen Ansatz zur Extraktion und Analyse von mehr als 1.500 Chemikalien aus Silikonarmbändern, darunter Pestizide, flüchtige organische Verunreinigungen, Körperpflegeprodukte, Rauch und Öl Verbindungen, Flammschutzmittel und mehr. Das Tool bietet Wissenschaftlern eine einfache Möglichkeit, die einzigartigen Umweltexpositionen einer Person zu charakterisieren. Dieses Wissen kann Wissenschaftlern helfen, besser zu verstehen, wie sich die Exposition gegenüber Chemikalien im Alltag auf die menschliche Gesundheit auswirkt.

Das Team war außerdem Mitbegründer von MyExposome Inc., einem kleinen Unternehmen, das sich der Überwachung individueller Umweltbelastungen widmet.

Andersons frühe Forschung konzentrierte sich auf die Entwicklung passiver Probenahmeinstrumente für die Umwelt, die die Menge an Schadstoffen im Wasser besser nachahmen könnten, die von einem lebenden Organismus aufgenommen werden könnten und möglicherweise ein Risiko für die menschliche Gesundheit darstellen könnten.

„Ein SRP-Kollege äußerte den Bedarf an ähnlichen Tools zur Erfassung persönlicher Expositionsdaten für Menschen. Dies war der Ausgangspunkt für den Aufbau unserer passiven Umweltprobenahmetechnologie zur Überwachung der individuellen menschlichen Exposition mithilfe von Silikonarmbändern“, teilte Anderson mit.

Silikon ahmt die Art und Weise nach, wie Haut und andere Zellen im Körper Chemikalien absorbieren. Wenn eine Person das Silikonarmband trägt, werden organische Chemikalien aus der Luft, dem Wasser und sogar ihrer Haut vom Band absorbiert.

Wenn Armbänder an das Labor zurückgeschickt werden, werden die Chemikalien mithilfe einer von Andersons Labor entwickelten Methode extrahiert und analysiert, um festzustellen, welche Chemikalien in welcher Menge vorhanden sind. Im Laufe der Jahre hat das Team die Armbänder im Vergleich zu anderen traditionellen Methoden zur persönlichen Exposition validiert und ihre Vorteile hervorgehoben.

„Die Methoden zur Extraktion und Analyse chemischer Verbindungen aus den Armbändern sind leicht zu erlernen und nutzen routinemäßig verfügbare Laborgeräte“, sagte Anderson. „Gepaart mit der einfachen Handhabung vor Ort eignen sich diese Passivsammler gut für alle Bevölkerungsgruppen auf der ganzen Welt.“

Seit ihrer Entwicklung wurden die Silikonarmbänder in verschiedenen Kontexten und bei unterschiedlichen Bevölkerungsgruppen verwendet. Anderson und sein Team haben auch mit anderen von SRP und NIEHS finanzierten Forschern zusammengearbeitet, um die Exposition von Kindern und Erwachsenen in den USA und im Ausland wie folgt zu verstehen.

Laut Anderson haben die Armbänder maßgeblich dazu beigetragen, wichtige Zusammenhänge zwischen Chemikalienexposition und Toxizität, Katastrophenereignissen und -expositionen sowie Chemikalienexposition und Gesundheitsfolgen in der Bevölkerung herzustellen. Die Armbänder hätten dem Forschungsteam auch dabei geholfen, besser mit den Studienteilnehmern in Kontakt zu treten, fügte Anderson hinzu.

Anderson stellte fest, dass sich die meisten Menschen nicht mit Expositionsmodellen oder anderen Quellen für Expositionsinformationen verbunden fühlen oder diesen vertrauen.

„Die Leute wollen etwas, das sie halten und fühlen können und ihre Expositionsdaten zurückbekommen“, sagte sie. „Die Armbänder stellen die physische Verbindung her, die sie berühren können, und sie tragen dazu bei, Vertrauen aufzubauen, während wir Ergebnisse und Wissen teilen.“

Beispielsweise arbeitete das Team des OSU SRP Center mit Stammespartnern zusammen, um eine von der Gemeinschaft durchgeführte Studie mit Armbändern zur Messung der Exposition gegenüber polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) zu initiieren. PAKs sind Schadstoffe, die beim Verbrennen von Biomasse oder bei bestimmten kulturellen und spirituellen Praktiken wie dem Verbrennen von Kerzen oder Weihrauch entstehen.

Anhand der Armbänder und der aufgezeichneten Tagebücher der Teilnehmer über die täglichen Aktivitäten identifizierten die Forscher Unterschiede in der PAK-Exposition zwischen Einzelpersonen und über die Jahreszeiten hinweg. Nachdem das Team die Ergebnisse mit den Teilnehmern geteilt hatte, berichteten die Gemeindemitglieder, dass sie sich ihrer potenziellen Exposition gegenüber PAKs aus verschiedenen Quellen bewusster geworden seien und sich in vielen Fällen in der Lage fühlten, Maßnahmen zur Reduzierung ihrer Exposition zu ergreifen.

Das Team arbeitete auch mit Forschern des SRP Center der Texas A&M University zusammen, um die Exposition nach Hurrikan Harvey zu überwachen.

„Als die Aufräumarbeiten begannen, wurden Bedenken hinsichtlich der Auswirkungen der chemischen Belastung durch den Hurrikan und die anschließenden Überschwemmungen auf die menschliche Gesundheit geäußert“, sagte Anderson. „Wir haben Armbänder verwendet, um die persönliche Exposition unmittelbar nach dem Hurrikan und ein Jahr später als Ersatzbasislinie zu untersuchen, und konnten dokumentieren, dass die chemische Exposition nach Harvey im Allgemeinen höher war.“

Laut Anderson und dem Team sind Silikonarmbänder einfach, kostengünstig, wartungsarm und nicht invasiv, wodurch sie sich gut für eine Vielzahl schwer erreichbarer Bevölkerungsgruppen und bei Katastrophen eignen.

Sie betonten außerdem, wie die Einbindung von Gemeinschaften und die Einbeziehung lokaler Kenntnisse in Forschungsrahmen dazu beitragen können, die Widerstandsfähigkeit der Gemeinschaft nach Katastrophen wie Ölverschmutzungen, Hurrikanen und Waldbränden zu stärken und gleichzeitig die Umweltgesundheitskompetenz durch kulturbewusste Kommunikation zu verbessern.

(Dieser Artikel wurde aus einer Geschichte über Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit übernommen.)

(Adeline Lopez ist Wissenschaftsjournalistin für MDB Inc., einem Auftragnehmer der NIEHS-Abteilung für außeruniversitäre Forschung und Ausbildung.)