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Daniel Butscher

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Promotionsarbeiten


Spektroskopische Untersuchungen des Einflusses verschiedener Dekorporationsmittel auf die Speziation von U(VI) in den Biofluiden des menschlichen Verdauungssystems


Promotionsstudent:
Daniel Butscher
Betreuer:
Prof. Dr. Thorsten Stumpf, Dr. Astrid Barkleit (HZDR)
Abteilung:
Grenzflächenprozesse
Zeitraum:
12/2020–11/2023


Durch den steigenden Einsatz an Radionukliden (RN) erhöht sich das Risiko, dass es zur unbeabsichtigten Freisetzung der RN in die Umwelt kommt. Diese reichern sich in der Biosphäre und schlussendlich auch in der Nahrungskette des Menschen an. Werden sie durch Nahrung oder Trinkwasser aufgenommen, stellen sie aufgrund ihrer Radio- und Chemotoxizität ein mögliches Gesundheitsrisiko dar. Daher ist es notwendig, die biokinetischen Prozesse sowie die Speziation der RN nach der Inkorporation zu kennen, um spezifische Methoden für die Dekorporation entwickeln und verbessern zu können. Bei der oralen Aufnahme von RN kommen sie zunächst mit den Bioflüssigkeiten des Verdauungstrakts in Kontakt und interagieren mit diesen. Über die Speziation und das biochemische Verhalten der meisten Aktiniden im Gastrointestinaltrakt ist jedoch bisher wenig bekannt. Des Weiteren ist bis dato lediglich Diethylentriaminpentaessigsäure (DTPA) als Dekorporationsmittel (DM) zugelassen. Dieses weist jedoch nur eine sehr geringe orale Aktivität auf und ist nahezu ineffektiv bei der Dekorporation von Uran(VI) sowie Neptunium(IV,V). Daher ist es notwendig DM zu entwickeln, die zum einen oral aktiv sind und zum anderen eine hohe Affinität zu den RN aufweisen.

Das Ziel dieser Arbeit ist die in vitro-Untersuchung der Speziation von Uran(VI) in den Biofluiden des menschlichen Verdauungssystems (Speichel, Magensaft, Galle und Pankreassaft) und in den gastrointestinalen Segmenten Magen und Dünndarm sowie im gesamten synthetischen Verdauungstraktes bei An- und Abwesenheit verschiedener potenziellen Dekorporationsmittel. Des Weiteren soll der Einfluss von U(VI) auf Nierenzellen in An- und Abwesenheit von Dekorporationsmitteln untersucht werden.
Dazu werden verschiedene Methoden, wie Cryo-TRLFS, NMR- sowie FT-IR-Spektroskopie, eingesetzt.

Die Arbeit ist Teil des Verbundprojekts "RADEKOR" (Speziation und Transfer von Radionukliden im Menschen unter besonderer Berücksichtigung von Dekorporationsmitteln), welches vom Bundesministerium für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 02NUK057A gefördert wird.