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CAse studies on the Development and Application of in-Silico Techniques for Environmental hazard and Risk assessment

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Verbesserte Prüfmethoden ohne Tierversuche für die Stoffsicherheitsbeurteilung

Strenge Sicherheitsvorschriften und Regulierungsstandards verlangen zeitaufwändige, umfangreiche und teure Tierversuche als Voraussetzung für eine Zulassung zur kommerziellen Herstellung von chemischen Stoffen. - Das EU-finanzierte Projekt CADASTER ermöglichte die Entwicklung preisgünstigerer Alternativen, die mit einem Minimum an Tierversuchen auskommen.

Industrielle Technologien

REACH hatte zum Ziel, die sichere und verantwortungsbewusste Produktion und Verwendung von chemischen Stoffen sicherzustellen, um die menschliche Gesundheit und die Umwelt zu schützen. Die Arbeiten erfolgten in Übereinstimmung mit der EU-Verordnung über die Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe (REACH). Die am Projekt CADASTER Beteiligten setzten optimierte intelligente/integrierte Teststrategien (ITSs) ein, wobei sie In-silico-Modellierung und In-vitro-Prüfverfahren kombinierten. Um ihre Übernahme durch die Industrie und vor allem kleine und mittlere Unternehmen (KMUs) zu erleichtern, wurden zudem klare Anwendungskriterien und -richtlinien geliefert. Im Rahmen des Projekts wurden Ergebnisse von hohem Stellenwert erzielt. Für eine Fallstudie wurden vier Klassen chemischer Stoffe ausgewählt: Flammschutzmittel, Duftstoffe, perfluorierte Verbindungen (PFCs) sowie Triazole (TAZs) und Benzotriazole (BTAZs). Es wurde eine harmonisierte benutzerfreundliche Datenbank aufgebaut, die umfassende Informationen über diese chemischen Stoffe und repräsentative Modelle enthält. Zu den Eigenschaften, die für eine genaue Risikobewertung und chemische Priorisierung bei einer experimentellen Prüfung beurteilt wurden, zählen u. a. chemische Toxizität, Bioakkumulation und biologische Abbaubarkeit. Das Team erstellte mittels Ähnlichkeitsanalyse und multivariaten Ranking-Methoden eine Prioritätsliste bromierter Flammschutzmittel, PFCs und (B)TAZs. Untersucht wurden Parameter wie toxikologische Endpunkte, Hervorrufen von endokrine Störungen, Schmelzpunkt, Siedepunkt und Endpunkte des Umweltverhaltens. Einige der neuartigen tierversuchsfreien Optionen, die entwickelt wurden, waren: quantitative Struktur-Wirkungs-Beziehungen (QSARs), Analogiekonzepte (Interpolation von Informationen über verwandte Verbindungen), Kategoriekonzepte und expositionsabhängiger Verzicht (Nachweis, dass die Konzentrationen bei einer chemischen Exposition unterhalb der Dosis liegen, bei der keine Wirkung mehr feststellbar ist). Diese prädiktiven Ad-hoc-Modelle wurden auf Genauigkeit, Reproduzierbarkeit, Wirksamkeit und Anwendbarkeit geprüft, indem vorhergesagte und tatsächlich gemessene Datenwerte der Chemikalien verglichen wurden. Einzelne QSAR- und Quantitative-Eigenschafts-Beziehungsmodelle wurden kombiniert, um bei gleichem Endpunkt oder gleicher chemischer Klasse als Kriterium Konsensusmodelle für Schmelzpunkte, Siedepunkte, Duftstoffe, PFCs und Benzotriazole (BTAZs) zu entwickeln. Die Forscher erarbeiteten klare Anwendungsrichtlinien für integrierte Teststrategien, wobei sie die Unsicherheit, Anpassungsfähigkeit und auf die Modellempfindlichkeit abzielende Methodiken charakterisierten. Das (Q)SAR-Modell-Prüfformat (QMRF) ermöglichte die interne und externe Prüfung von Modellen bei einer anwenderfreundlichen grafischen Darstellung zur Erleichterung des Verständnisses. Der Fernzugriff auf die Webdienste wurde innerhalb eines autonomen Entscheidungsunterstützungssystems (EUS) auch für externe Nutzer freigegeben. Es wurden nicht nur relevante Interessengruppen durch Workshops geschult, sondern auf der Projekt-Website und entsprechenden Websites der Datenbank wurden auch umfangreiche chemische Daten und Modelle frei zur Verfügung gestellt. Die Schulungen erstreckten sich auch auf die Entwicklung neuer Modelle für andere Gruppen chemischer Verbindungen mit in begrenztem Maße verfügbaren oder unzuverlässigen Daten. Die Forschungsergebnisse wurden durch Newsletter, Präsentationen, Konferenzen, Workshops, die Projekt-Website und wissenschaftliche Publikationen verbreitet.

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