TitroWiCo - Anwendung:
Bioverfügbarkeitsuntersuchung
Gemäß Bundesbodenschutzgesetz, Bundesbodenschutzverordnung und E DIN 19738
Ingenieurbüro Cornelius Consult
Am Siepen 17, D-44803 Bochum, Tel. +49 234 9351136, Fax. +49 234 9351137, info@titro.de
Letzte Änderung: 28.August 2001
Dieser Text wurde von uns hauptsächlich aus Veröffentlichungen über die Entwicklung des Verfahrens zusammengestellt. Für detailierte Informationen bietet sich neben der Normschrift der E DIN 19738 vor allem die Arbeit von Dr. Hack u.a. an, die als Band 8 der Materialien zur Altlastensanierung und zum Bodenschutz des Landesumweltamtes NRW erschienen sind.

[Einführung] [Literatur] [Das Verdauungssystem ] [Das Magen-Darm-Modell] [Benötigte Reagenzien] [Benötigte Geräte] [Durchführung] [Andere Anwendungsbereiche]

"Schadstoffe: 
Stoffe und Zubereitungen, die auf Grund ihrer Gesundheitsschädlichkeit, ihrer Langlebigkeit oder Bioverfügbarkeit im Boden oder auf Grund anderer Eigenschaften und ihrer Konzentration geeignet sind, den Boden in seiner Funktion zu schädigen oder sonstige Gefahren hervorzurufen; " (aus:  BBodSchV, §2)
Einführung:
Die Bundesbodenschutzverordnung  fordert eine Prüfung der biogenen Verfügbarkeit und Resorption von Schadstoffen.  Bei der oralen Aufnahme von Schadstoffen ist nicht nur die Menge der inkorporierten Schadstoffe (z.B. aus Böden, Stäuben etc.) von Interesse, vor allem ist die Schadstoffresorption im Magen-Darm-Trakt von Bedeutung, da nur ein Teil der an Materialien gebundenen Schadstoffe durch die Verdauungssäfte abgelöst und für den Organismus verfügbar gemacht werden können. Die Schadstoffe, die gebunden bleiben, werden ausgeschieden und stellen keine Gefährdung da.
Als Resorptionsverfügbarkeit wird der prozentuale Übergang eines chemischen Elements oder einer chemischen Verbindung aus dem kontaminierten Feststoff in die wässrige Phase des Prüfsystems verstanden.
Literatur:
Der Verdauungsvorgang - Vorbild für das Modell
Die Verdauung ist relativ komplexer Vorgang, an dem neben den Verdauungssäften aus Elektrolyten, Enzymen und Verdauungshilfsstoffen vor allem die Nahrung als wesentlicher Faktor eine Rolle spielt. Der gesamte Vorgang lässt sich prinzipiell in 4 aufeinander folgende Stufen einteilen, die hier nur oberflächlich skizziert werden sollen:
  • Mund

    • Bereits im Mund kann eine Mobilisierung des schadstoffkontaminierten Materials durch die mechanische Zerkleinerung und durch den Speichel, der Elektrolyte, Enzyme und Schleimsubstanzen enthält, stattfinden..
  • Magen

    • Die Nahrung wird im Magen mit Salzsäure (Denaturierung), Pepsin (Proteinverdauung) und Lipasen (Fettverdauung) versetzt. Der pH-Wert im Magen beträgt pH 1 bis pH 2. Die Verweilzeit der Speisen liegt zwischen einigen Minuten und wenigen Stunden. Die mechanische Magenbewegung führt zu einer Suspendierung von Fetten.
  • Darm

    • Im Zwölffingerdarm wird zum einen die Magensäure mit Hydrogencarbonat neutralisiert, des weiteren wird aber auch Pankreas- und Gallensaft zugegeben.
    Das Magen-Darm-Modell:

    Im Rahmen eines vom Land NRW finanzierten Forschungsprojektes wurde ein in-vitro Testsystem entwickelt, das die Mobilisierung von Schadstoffen aus kontaminiertem Material im menschlichen Magen bzw. Magen und Darm simuliert. Die Mobilisierung durch Speichel hat gegenüber den Magen- und Darmsäften einen so geringen Einfluss, dass auf diese Stufe in der Regel verzichtet werden kann.
    Die Vorgehensweise wird in der Norm E DIN 19738 : 2000-05  zur Resorptionsverfügbarkeit von anorganischen und organischen Schadstoffen definiert.
    Benötigte Reagenzien (Qualität "zur Analyse")
    Benötigte Enzyme und Verdauungshilfsstoffe
    1. Wasser (HPLC-Qualität)
    2. HCL (Salzsäure, 36% .. 38%)
    3. NaSCN (Natriumthiocyanat)
    4. Na2SO4 (Natriumsulfat, wasserfrei)
    5. NaCl (Natriumchlorid)
    6. NaHCO3 (Natriumhydrogencarbonat)
    7. KCl (Kaliumchlorid)
    8. KH2PO4 (Kaliumhydrogenphosphat)
    9. CaCl2 (Calciumchlorid)
    10. MgCl2 (Magnesiumchlorid)
    11. Pufferlösung (pH 2,0 und pH 7,0)
    12. HCl, (Salzsäure, 10%)
    13. Gesättigte Natriumhydrogencarbonat-Lösung
    1. Alpha-Amylase VI-B (A 3176)
    2. Mucin vom Schwein (M1778)
    3. Pankreatin vom Schwein (P 1500)
    4. Pepsin (108057)
    5. Trypsin (109827)
    6. Schweinegalleextrakt (B8631)
    7. Instant-Vollmilchpulver
    Benötigte Geräte
    1. Autotitrationssystem, pH-Elektroden Typ Single Pore Glas
    2. Beheizbares Schüttelwasserbad mit Halterungen für Inkubationsbehälter oder

      3. Temperierbad mit Magnetrührer (T = 37°C, +- 0,5 °C)
    3. Laborglasflaschen zur Durchführung der Mobilisierung mit Schraubverschluß, braun (250mL, 500mL und 1000mL) mit Bohrungen für Elektrode und Dosierspitze.

      4. PE-Behälter (500mL) mit Deckel mit Durchführungen für pH-Elektrode und Dosierspitze.
    4. Soxhlet-Apparatur nach Knöfler Böhm (30mL)
    5. Rotationsperforator nach Ludwig (0,5 L)
    6. Zentrifuge (7000g)
    7. Analysensiebe aus Edelstahl (Organik, 2 mm, 1mm, 20 µm) und

      8. Analysensiebe aus Nylon (Anorganik, 2mm, 1mm, 30 µm)
    8. Analysenwaage, Fehlergrenze 0,1 mg
    9. Laborwaage, Fehlergrenze 0,1 mg
    10. Trockenschrank
    11. Gefriertrocknungsanlage

    Durchführung der Magen-/Darm-Elution
    Das System TitroWiCo wird in diesem Falle zur Stabilisierung des simulierten Magen-/Darm-pH-Wertes eingesetzt. Da diese Untersuchungen auch über einen längeren Zeitraum laufen, ist der Einsatz eines Mehrkanalsystems im Interesse des Probendurchsatzes angebracht.
    Der apparative Aufbau für die Mobilisierung im Magen bzw. im Darm entspricht prinzipiell dem der pH-stat-Elution. Um die Vorgänge im Körper zu simulieren, wird die Elution allerdings bei Körpertemperatur in einem temperierten Schüttelbad durchgeführt.
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