Welche Auswirkungen haben flüchtige Inhaltsstoffe aus Holz sowie Holzwerkstoffen auf menschliche Zellsysteme?

Menschen sind ständig von flüchtigen organischen Stoffen umgeben. Pflanzen, Tiere, Menschen und technische Werkstoffe sind eine Quelle flüchtiger organischer Verbindungen, sogenannter VOCs (Volatile Organic Compounds).

Welche Auswirkungen VOCs aus Holz sowie Holzwerkstoffen auf den Organismus haben, wird am Biozentrum der Medizinischen Universität Innsbruck untersucht. Vor Kurzem ging eine einzigartige VOC-Expositionskammer in Betrieb, welche eine detaillierte Analyse von VOCs ermöglicht.

Da Menschen immer von flüchtigen organischen Stoffen umgeben sind, ist das Interesse der medizinischen Forschung an diesen sogenannten VOCs in den vergangenen Jahren erheblich gestiegen. So ist beispielsweise bereits bekannt, dass einige flüchtige Inhaltsstoffe von Zirbenholz blutdrucksenkend und schlaffördernd wirken. Rein technisch kann man VOCs in geringsten Spuren nachweisen, deren biologische Wirksignatur bei unterschiedlichen Konzentrationen an lebenden Zellen ist allerdings noch nicht ausreichend erforscht.

„Dadurch, dass wir uns aufgrund unserer modernen Lebensumstände aber vermehrt in geschlossenen Räumen aufhalten, sind wir auch vermehrt den Emissionen von Dekor- und Baumaterialien, Einrichtungsgegenständen und Kleidungsstücken ausgesetzt“, erklärt Ao. Univ.-Prof. Dr. Florian Überall von der Innsbrucker Sektion für Medizinische Biochemie (Leiter: Univ.-Prof. Dr. Ludger Hengst) die Hintergründe des Forschungsprojektes „VocOnCell“. Die Arbeitsgruppe von Prof. Überall „Eco- & Nutritional Biochemistry“, die Firma Bioenergy2020+ aus Graz und EGGER Österreich wollen daher mehr über die Wirkmechanismen von natürlich gebildeten flüchtigen organischen Stoffen aus Holz sowie Holzwerkstoffen an Zellmodellen herausfinden.

Das international begutachtete und von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) vergebene Bridge-Projekt „VocOnCell“ wurde im Januar 2012 gestartet.

Einzigartiges VOC-Analysezentrum in Innsbruck:

Nach rund einem Jahr konnte jetzt das erste Forschungsziel erreicht werden: Die WissenschafterInnen haben ein einzigartiges VOC-Expositionssystem für flüchtige organische Komponenten am Biozentrum etabliert. Diese neuartige Expositionskammer zur Beurteilung der zellulären Wirkung von luftgetragenen flüchtigen Stoffen bzw. Stoffgemischen wurde in Zusammenarbeit mit Techniken der Bioenergy 2020+ GmbH in Graz gebaut und in Innsbruck in Betrieb genommen.

Damit ist an der Medizinischen Universität Innsbruck ein eigenständiges VOC-Analysezentrum entstanden. „Erstmalig wird diese neue Expositionskammer eine Prüfung von flüchtigen Einzelsubstanzen, aber auch Substanzgemischen an Zellmodellen erlauben. Das ist auch für die Durchführung weiterer Forschungsprojekte in diesem Bereich wichtig. Weltweit existiert derzeit keine vergleichbare Anlage“, sagt Prof. Überall.

„Mit diesem hoch entwickelten experimentellen Aufbau sind erstmals Untersuchungen in einer kontrollierten Umgebung möglich, die einem hohen wissenschaftlichen Anspruch gerecht werden“, ergänzt Univ.-Prof. Dr. Lukas Huber, Direktor des Biozentrums der Medizinischen Universität Innsbruck. „Bald werden wir hier mehr über Auswirkungen volatiler Substanzen auf Zellen des Körpers haben ohne den Graubereich der Interpretation, sondern basierend auf harten Fakten.“

Die Innsbrucker ForscherInnen hoffen mit Hilfe des Gerätes auch Biomarker zu finden, welche auf die Anwesenheit von bestimmten VOCs in biologischen Systemen hinweisen. „Wir haben die Möglichkeit Gaskonzentrationen in ppm/ppt freizusetzen, online zu überwachen, präzise zu messen und herauszufinden, ab welchem Grenzwert sie einen positiven oder negativen Effekt auf Zellen ausüben“, erklärt Prof. Überall.

Forschungsvorhaben mit Zukunftspotential, nicht nur für die Holzwirtschaft
Dass es sich bei dem ambitionierten Projekt „VocOnCell“ um ein Forschungsvorhaben mit Zukunftspotential handelt, ist auch durch die Förderung seitens der FFG sichtbar: Die Voraussetzung ein Bridge-Projekt zu erhalten ist eine positive internationale Begutachtung, die dem Projekt eine exzellente wissenschaftliche Vorgehensweise bescheinigt sowie eine breite wirtschaftliche Nutzung erwarten lässt. Das Grundlagenforschungsprojekt wird zu 80 Prozent von der FFG gefördert, die restlichen 20 Prozent des Forschungsprojektes werden von EGGER Österreich getragen.

Die Investition dürfte sich für den Wirtschaftspartner lohnen: „Das exakte Wissen über solche Emissionen soll den Kundennutzen erhöhen und Wettbewerbsvorteile verschaffen. Unabhängig von vorgeschriebenen Grenzwerten ist es dem Unternehmen so möglich, die gewonnenen Erkenntnisse unmittelbar in den Herstellungsprozess unserer Produkte einfließen zu lassen«, erklärt Walter Schiegl, Technischer Leiter der gesamten EGGER-Gruppe.

Aus Aspekten der Volksgesundheit kann man aber auch von einem großen Nutzen des Forschungsvorhabens für die gesamte Gesellschaft sprechen. Dementsprechend hoffen die ForscherInnen der Medizinischen Universität auf weitere Folgeprojekte mit weiteren WirtschaftspartnerInnen, beispielsweise aus der Automobil-, Kosmetik-, Pharma-, und Lebensmittelindustrie.

Forschungsprojekt „VocOnCell“

Das Forschungsprojekt „VocOnCell“ setzt auf die Zusammenarbeit von ExperterInnen in den Bereichen des technischen Anlagenbaus von Gasdosier- und Gasdetektionseinrichtungen, sowie auf das Wissen und die Fähigkeit von GenetikerInnen und BiochemikerInnen im Bereich Zellbiologie und Toxikologie. In enger Zusammenarbeit mit den ExpertInnen des EGGER Competence-Centers unter der Leitung von Dr. Martin Steinwender entsteht durch die wissenschaftliche Expertise von Bioenergy2020+ (DI Markus Kleinhappl, DI Stefan Martini und Team) ein Forschungsverbund zur technischen und toxikologischen Bewertung von VOC-Emissionen aus Holz- und Holzwerkstoffen.

Zentrales Anliegen des Projektes ist eine biologische Funktionsbewertung von flüchtigen organischen Verbindungen bzw. Verbindungsklassen an Säugerzellmodellen durch die Arbeitsgruppe von Prof. Überall. Ein solch ambitioniertes Forschungsvorhaben benötigt eine exzellente Infrastruktur. Diese wird durch das Biozentrum unter der Leitung von Unv. Prof. Dr. Lukas Huber zur Verfügung gestellt und bildet die Basis für den Erfolg.

Projektteam:
Walter Schiegl, EGGER-Gruppe, Dr. Martin Steinwender (Competence-Center, EGGER Unterradlberg), DI Stefan Martini, DI Markus Kleinhappl (Bioenergy2020+ GmbH., Graz), MSc. Kathrin Becker, Dr.in Mag.a Johanna Gostner, Mag.a Martina Naschberger, Dr. MMag. Peter Gruber, DI Dr. Mag. Oliver Wrulich, Bsc. Simon Überall, DI(FH) Hannes Zeisler, Ao. Univ. Prof. Dr. Mag. Florian Überall (Abteilung für Medizinische Biochemie, Eco- & Nutritional Biochemistry)
Medizinische Rückfragen:
Dr.in Johanna Gostner
Sektion Medizinische Biochemie
CCB – Centrum für Chemie und Biomedizin
Medizinische Universität Innsbruck
Tel.: +43 512 9003 70122
Email: johanna.gostner@i-med.ac.at
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Weiterführende Links:
– Abtl. Medizinische Biochemie, Vorstand O. Univ. Prof. Dr. Ludger Hengst:
https://www.i-med.ac.at/imcbc/medclinchemfolder/medclinchem.html
– Egger Österreich:
www.egger.com
– Bioenergy2020 GmbH Graz:
www.bioenergy2020.eu,
– Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft:
www.ffg.at
Details zur Medizinischen Universität Innsbruck
Die Medizinische Universität Innsbruck mit ihren rund 1.400* MitarbeiterInnen und ca. 3.000 Studierenden ist gemeinsam mit der Universität Innsbruck die größte Bildungs- und Forschungseinrichtung in Westösterreich und versteht sich als Landesuniversität für Tirol, Vorarlberg, Südtirol und Liechtenstein. An der Medizinischen Universität Innsbruck werden folgende Studienrichtungen angeboten: Humanmedizin und Zahnmedizin als Grundlage einer akademischen medizinischen Ausbildung und das PhD-Studium (Doktorat) als postgraduale Vertiefung des wissenschaftlichen Arbeitens. Neu im Studienplan seit Herbst 2011 ist das Bachelor-Studium der Molekularen Medizin. An das Studium der Human- oder Zahnmedizin kann außerdem der berufsbegleitende Clinical PhD angeschlossen werden.

Die Medizinische Universität Innsbruck ist in zahlreiche internationale Bildungs- und Forschungsprogramme sowie Netzwerke eingebunden. Die Schwerpunkte der Forschung liegen in den Bereichen Onkologie, Neurowissenschaften, Genetik, Epigenetik und Genomik sowie Infektiologie, Immunologie & Organ- und Gewebeersatz. Darüber hinaus ist die wissenschaftliche Forschung an der Medizinischen Universität Innsbruck im hochkompetitiven Bereich der Forschungsförderung sowohl national auch international sehr erfolgreich.

*vollzeitäquivalent