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14.06.2017

Titandioxid als möglicherweise krebserregend eingestuft

Anlass

Das wichtigste und meistgenutzte Weißpigment – Titandioxid – ist nach Ansicht des Ausschusses für Risikobeurteilung (RAC) der Europäischen Chemikalienagentur ECHA möglicherweise krebserregend. Dieser schlägt daher vor, die Substanz entsprechend einzustufen. Das könnte erhebliche Auswirkungen nach sich ziehen, denn weltweit werden jedes Jahr mehrere Millionen Tonnen der Substanz verarbeitet. Sie findet sich in Farben und Lacken, in Zahnpasta, Kaugummis und Sonnencremes.

Der Ausschuss für Risikobeurteilung (RAC) der ECHA hat am 09. Juni 2017 geschlussfolgert, dass die wissenschaftlichen Beweise ausreichen, Titandioxid als „a substance suspected of causing cancer through the inhalation route – category 2, through the inhalation route“ einzustufen (siehe *Primärquelle). Der RAC folgte damit nicht dem Vorschlag der französischen Behörde für Lebensmittelsicherheit, Umwelt- und Arbeitsschutz ANSES, die das Exposé für Titandioxid erarbeitet und die Kategorie 1B bezüglich der Kanzerogenität gefordert hatte (ECHA-Kategorien: 1a – nachgewiesene Wirkung, 1B – vermutete Wirkung, 2 – Verdacht auf eine Wirkung). Bereits 2010 hatte die Internationale Krebsforschungsagentur IARC Titandioxid insgesamt in die Kategorie 2B „möglicherweise krebserregend für den Menschen“ eingestuft (ECHA- und IARC-Kategorien sind nicht gleichlautend). Auf den Beschluss des RAC der ECHA wird nun ein politischer Prozess folgen bis hin zur EU-Kommission, an dessen Ende eine Entscheidung stehen wird, ob und wie Titandioxid-haltige Materialien künftig gekennzeichnet werden müssen.

 

Übersicht

  • Prof. Dr. Ulrike Diebold, Professorin für Oberflächenwissenschaften, Institut für Angewandte Physik, Technische Universität Wien
  • Prof.  Richard Handy, PhD, School of Biological and Marine Sciences, Faculty of Science and Engineering, Plymouth University
  • Prof. Dr. Harald F. Krug, Professor für Umwelttoxikologie der Universität Bern und Mitglied der Geschäftsleitung der Empa, Swiss Laboratories for Materials Science & Technology, ehemaliges Mitglied der Direktion und Leiter des Departments „Materials meet Life“ der Empa und Gründer, Universität Bern
  • Dr. Helge Kramberger, Geschäftsführer, Dr. Robert-Murjahn-Institut GmbH, Ober-Ramstadt
  • Prof. Dr. Uwe Heinrich, ehemaliger Leiter und aktuell wissenschaftlicher Berater, Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin (ITEM), Hannover

Statements

Prof. Dr. Ulrike Diebold

Professorin für Oberflächenwissenschaften, Institut für Angewandte Physik, Technische Universität Wien

„Es scheint mir kein Grund zur Panik gegeben: wenn man Titandioxid als Feinstaub inhaliert, dann scheint das im Tierversuch Lungenkrebs zu verursachen. Dies scheint aber weniger am Titandioxid selber zu liegen, sondern eher daran, dass es einfach nicht gut ist, wenn man kleine Partikel einatmet. Wenn diese nicht gut löslich sind, können sie sich in der Lunge ansammeln, dort Inflammationen (Entzündungen; Anm. d. Red.) auslösen und in weiterer Folge zu Tumorbildung führen (Stichwort: Feinstaub in Autoabgasen).“

„Menschen werden Titanoxid oft in der Form von Pigmenten in Farben, in Nahrungsmittelzusätzen und in Kosmetika begegnen. Es gibt aber keinerlei Hinweise darauf, dass Titandioxid Krebs erzeugt, wenn es gegessen oder auf die Haut geschmiert wird. Im Gegenteil: als Pigment ersetzt es das früher verwendete, giftige Bleioxid, und in Sonnencremes schützt es vor krebserregender UV-Strahlung. Im täglichen Leben kann man Titanoxid daher ruhig weiterverwenden.“

Prof. Richard Handy, PhD.

School of Biological and Marine Sciences, Faculty of Science and Engineering, Plymouth University

„Die Veröffentlichung vom 9. Juni ist weitgehend aus dem bereits im Mai 2016 verfassten Bericht abgeleitet. Sie deutet darauf hin, dass Titandioxid TiO2 als krebserzeugend eingestuft werden soll, wenn es mit der Atemluft aufgenommen wird, also die Atemwege dem TiO2 ausgesetzt sind. In diesem ursprünglichen Bericht gibt es jedoch einige Einschränkungen.“

„Die Öffentlichkeit sollte verstehen, dass dies nicht als Risikobewertung gedacht ist. Eine Angabe der Exposition von Menschen liegt im Bericht weder durch Messungen noch durch Berechnungen wahrscheinlicher Konzentrationen vor. Der Bericht berücksichtigt nur die Toxizität (Gefahrendaten), meist auf der Basis von Tiermodellen.“

„Der Umfang der in ihrer Bewertung verwendeten Literatur beschränkt sich auf einige der Genotoxizitäts- und Karzinogenitätsstudien. Für die Atemwegstudien ist die Dosierung oft enorm, zum Beispiel bis zu 2.500 Milligramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag. Dies muss man im Kontext sehen – Menschen nehmen das meiste TiO2 zufällig in Lebensmitteln auf (ca. 0,5 Milligramm pro Tag), so dass die Dosis für einem Erwachsenen bei weniger als 0,1 Milligramm pro Kilogramm Körpergewicht pro Tag läge. Die Menschen würden in der Regel nicht großen Mengen an lungengängigen TiO2-Partikeln ausgesetzt sein - so sollte die Öffentlichkeit durch diesen Bericht nicht übermäßig beunruhigt sein.“

„Jedoch können einige Daten über eine hohe Exposition für die Gesundheit und Sicherheit am Arbeitsplatz nützlich sein, zum Beispiel um die wahrscheinliche Gefahr nach einem Unfall in einer Fabrik, die TiO2-Pulver herstellt, einzuschätzen. Wobei man auch dabei berücksichtigen muss, dass die Studien an Nagetieren durchgeführt wurden und nicht an Menschen.“

„Der Bericht selbst macht nicht immer klar, ob die berichteten Pathologien durch Kontrollen statistisch signifikant sind, aber die Häufigkeit ist auch bei sehr hohen Dosen niedrig. Die Nachweise sind auf wenige Berichte beschränkt. Eine Sorge ist, dass Studien, die die Körperverteilung und Zielorgane für TiO2 erforscht haben, nicht adäquat behandelt wurden. Die Auswirkungen auf andere innere Organe wurden weitgehend mit dem Fokus auf die Atemwege / das Lungengewebe ignoriert.“

„Der Bericht ist der Frage, wie sich die Partikelgröße und -form oder die Kristallstruktur auf die Gefahr für die Atemwege auswirkt, nicht hinreichend nachgegangen. In der wissenschaftlichen Literatur herrscht ein Mangel an sorgfältig durchgeführten Studien über verschiedene Formen von TiO2 und seinen Kristallstrukturen. Aber vor allem in den letzten zehn Jahren wurde die Problematik der Partikelgrößen untersucht. Es wäre daher gut gewesen, einige Schlussfolgerungen über die Nano-Formen im Vergleich zu den traditionellen TiO2 einzubeziehen. Das würde der Öffentlichkeit helfen, den Nano-Aspekt einer Gefahr zu verstehen.“

„Das Gewicht des Berichts liegt auf der Belastung der Atemwege. Über orale Belastungen oder die der Haut gibt es weniger Kommentare. Aus dem Bericht sollte daher nicht auf eine Krebsgefahr durch TiO2 in unserem Essen geschlossen werden, da es nicht beabsichtigt war, den Bereich der Lebensmittelsicherheit zu behandeln.“

Prof. Dr. Harald F. Krug

Professor für Umwelttoxikologie der Universität Bern und Mitglied der Geschäftsleitung der Empa, Swiss Laboratories for Materials Science & Technology, ehemaliges Mitglied der Direktion und Leiter des Departments „Materials meet Life“ der Empa und Gründer, Universität Bern

„Titandioxid ist einer der am meisten untersuchten Partikel und wird seit der Diskussion um die Nanomaterialien noch intensiver beforscht. Allein für die Jahre 2000 bis 2013 gibt es mehr als 350 Datensätze aus wissenschaftlichen Publikationen zu diesem Material. Aber wie schon Paracelcus vor 500 Jahren beobachtete: ‚Nichts ist ohne Gift, nur die Dosis macht, dass ein Ding kein Gift ist’. Entscheidend für das Auftreten eines Effektes ist daher der Konzentrationsbereich und das biologische Versuchsmodell, das verwendet wurde. Dazu werden die meisten Fehler bei der Beurteilung gemacht. So auch die aktuelle Einstufung, die auf Tierversuchen basiert, die mehr als 20 Jahre alt sind und unter heute eigentlich nicht akzeptablen Bedingungen, zum Beispiel bezüglich der Konzentrationen, durchgeführt wurden. Ich finde es äußerst merkwürdig, dass wir bei Titandioxid, aufbauend auf fragwürdigen Tests, eine solche Einstufung vornehmen, obwohl es gegenteilige Ergebnisse gibt.“

„Titandioxid kann nachgewiesenermaßen in biologischen Systemen zum sogenannten oxidativen Stress führen. Aber hier sind Konzentration und Materialmodifikation genauer zu betrachten. Die mir bekannten verlässlichen Studien haben alle unter realen Bedingungen für den Menschen keine bedenklichen Ergebnisse erbracht und die Epidemiologie sagt definitiv ‚nicht krebserregend’. Wenn die Folge ist, dass Titandioxid nicht mehr in Sonnenschutzcremes enthalten sein dürfte, wäre das ein echter Rückschritt. Die Nanopartikel-freien Sonnenschutzcremes greifen eher auf kritische Substanzen zurück, die für Mensch und Umwelt nachteilig sein könnten. Zum Beispiel 4-Methylbenzylidencampher steht im Verdacht endokrin wirksam für Umweltorganismen zu sein. Titandioxid dagegen hat einen höheren Schutzfaktor und hat keine nachteiligen Wirkungen für Mensch und Umwelt.“

„Ich weiß nicht, welche Beweggründe die ANSES (französische Behörde für Lebensmittelsicherheit, Umwelt- und Arbeitsschutz; Anm. d. Red.) dazu gebracht hat, die Eingabe an die ECHA zu machen, Titandioxid TiO2 sogar in die Gruppe 1B einzustufen. Ich weiß auch nicht, warum die ECHA eine Einstufung vornimmt, da nach ihren eigenen Richtlinien eine ‚intrinsische Stoffeigenschaft’ (Eigenschaft, die spezifisch diesem Stoff zugeordnet werden kann und nicht zum Beispiel für alle unlöslichen, pulverförmigen Substanzen generell gilt; Anm. d. Red.) vorliegen muss, die diese Einstufung rechtfertigt. Wenn dies aber für TiO2 gelten würde, dann müsste es eigentlich auch für alle anderen GBS (granuläre biobeständige Stäube, Anm. d. Red.) gelten, denn diese können bei Überdosierung in der Lunge ebenfalls zur Induktion von Tumoren durch Entzündungsprozesse führen. Die Einstufung des TiO2 in die Klasse 2 basiert hauptsächlich auf Versuchen mit lokalen Überdosierungen, die im Prinzip wenig aussagekräftig und nach den Richtlinien der ECHA ungenügend sind. Aber das sollten die Experten der ECHA und auch der IARC (Internationale Krebsagentur; Anm. d. Red.) eigentlich wissen.“

Dr. Helge Kramberger

Geschäftsführer, Dr. Robert-Murjahn-Institut GmbH, Ober-Ramstadt

„Die Entscheidung ist insofern schwer nachvollziehbar, als dass die entscheidende Studie aus dem Jahr 1985 stammt und einen Effekt zeigt, der nicht stoffspezifisch, sondern staubspezifisch ist. Daher wurde diese Studie auch korrekterweise immer wieder für die Bewertung nicht-krebserzeugende Stäube herangezogen, zuletzt 2014 in der Begründung für den nationalen deutschen Staubgrenzwert.“ [1]

„Solche Effekte sind über Regelungen zu Staubgrenzwerten zu berücksichtigen und nicht über die Einstufung und Kennzeichnung der verschiedensten chemischen Verbindungen, die solche unspezifischen Effekte zeigen. Andernfalls müsste nach der hier angewendeten Logik als nächste chemische Verbindung zum Beispiel Quarz, also ganz normaler Sand, als krebserzeugend eingestuft werden, da einatembare Quarzstäube im Tierversuch krebserzeugende Wirkung haben.“

„Dazu kommt, dass die Lee-Studie [2] von 1985 mit extrem hohen Staubkonzentrationen gearbeitet hat, die bei Ratten zu einer Überladung der Lunge (‚lung overload’) führen. Solche Studien sind nach den eigenen Richtlinien der ECHA und OECD nicht aussagekräftig für die Einstufung von Stäuben und dürften heute in dieser Form gar nicht mehr durchgeführt werden.“

„Titandioxid gehört zu den am besten untersuchten Stoffen überhaupt. Es existieren unter anderem Studien an über 24.000 Mitarbeitern in 18 verschiedenen Produktionsanlagen für Titandioxid, bei denen keinerlei Hinweise auf Erkrankungen durch das Einatmen von Titandioxidstäuben gefunden wurden.“

„Die entscheidende Inhalationsstudie an Ratten mit extrem hohen Titandioxid-Staubkonzentrationen, auf die sich der Einstufungsvorschlag bezieht, ist auch schon über 30 Jahre alt. Bislang gab es allerdings einen Konsens unter Toxikologen und Behörden, dass die in solchen Studien beobachteten Effekte nicht für die Einstufung eines Einzelstoffs herangezogen werden können, da sie nicht stoffspezifisch sind, sondern unspezifische Staubeffekte unabhängig von der chemischen Zusammensetzung darstellen. Der RAC (Committee for Risk Assessment, Ausschuss für Risikobeurteilung der ECHA; Anm. d. Red.) hat sich nun überraschend von diesem Konsens abgewendet.“

„Aus wissenschaftlicher und toxikologischer Sicht gibt es keinen Anlass, den Umgang mit Titandioxid als Weißpigment in Verbraucherprodukten zu ändern. Selbst für den direkten Kontakt mit Titandioxidstäuben in Produktionsanlagen kann die sichere Verwendung nachgewiesen werden. Eine Einstufung als krebserzeugend hätte aber über die Automatismen des Chemikalienrechts gravierende Einschränkungen der Verwendung zur Folge. Darüber hinaus bezieht sich eine große Anzahl von nachgeschalteten gesetzlichen Regelungen auf die Einstufung der Inhaltsstoffe, zum Beispiel auf das Abfallrecht, produktspezifische Regelungen für Kosmetik, Lebensmittel, Arzneimittel, Automobile, Elektronikgeräte, Druckfarben usw. Einschneidende Verluste an Qualität und Vielfalt unzähliger Verbraucherprodukte wären unvermeidbare Folge der vorgeschlagenen Einstufung.“

Prof. Dr. Uwe Heinrich

ehemaliger Leiter und aktuell wissenschaftlicher Berater, Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin, Hannover

„Die Entscheidung des RAC ist nachvollziehbar und berechtigt. Sie begründet sich auf die im Tierexperiment bei Ratten festgestellten Lungentumoren nach inhalativer Exposition gegenüber Titandioxid in hohen Konzentrationen. Gestützt wird diese Einstufung dadurch, dass andere schwerlösliche Stäube nach inhalativer Aufnahme und Akkumulation in der Rattenlunge ebenfalls Lungentumoren verursachen können. Es handelt sich hier also nicht um einen Wirkungsmechanismus, der spezifisch für Titandioxid TiO2 ist. Die chronische proliferative Entzündung, die sich bei Überlastung des Reinigungsmechanismus in der Lunge entwickelt, ist in der Rattenlunge auch bei anderen schwerlöslichen Stäuben zu beobachten. Sie ist Ausgangspunkt für eine sekundäre gentoxische Wirkung mit Tumorbildung.

„Auch wenn beim Menschen nach chronischer Belastung mit hohen Staubkonzentrationen nur entzündliche, proliferative und fibrotische Effekte in der Lunge festgestellt worden sind, wie bei der Ratte, aber keine signifikant erhöhten Inzidenzen von Lungentumoren, kann grundsätzlich ein erhöhtes Lungentumorrisiko für den Menschen nicht ausgeschlossen werden. Die Ratte scheint im Vergleich zum Menschen und auch im Vergleich zu anderen Versuchstieren, zum Beispiel Maus und Hamster, für diese Staubwirkung besonders empfindlich zu sein.“

„Bis dato liegen keine lege artis Zwei-Jahre-Inhalationsexperimente mit der Ratte vor, in denen mindestens drei verschiedene Konzentrationen von TiO2 eingesetzt worden sind und von denen eine Konzentration möglichst so niedrig gewählt worden ist, dass keine toxischen Effekte in der Lunge gefunden werden. Diese ‚No Observed Adverse Effect‘-Konzentration (NOAEC) – es werden keine entzündlichen Effekte und keine Beeinträchtigung des Reinigungsmechanismus in der Lunge festgestellt – wäre der Ausgangspunkt für die Ableitung eines gesundheitsbasierten Grenzwertes von TiO2-Staub für den Menschen.“

„Die derzeit vorliegenden Ergebnisse zu Lungentumoren nach Inhalation von TiO2 sind schon seit mehr als 20 Jahren bekannt. Eine Einstufung hätte auch schon früher erfolgen können.“

„Die mit dieser Einstufung – nur Kategorie 2 und nicht Kategorie 1b wie von Frankreich vorgeschlagen – verbundenen Auflagen müssen eingehalten werden. Es sollte ein gesundheitsbasierter Grenzwert für eingeatmeten TiO2-Staub festgelegt werden, zum Beispiel für den Arbeitsplatz. Solch ein Staub-Grenzwert für den Menschen kann aus der NOAEC der Ratte (keine entzündlichen Veränderungen in der Lunge) extrapoliert werden. Die MAK-Kommission der DFG (Die Ständige Senatskommission zur Prüfung gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe erarbeitet u.a. maximale Arbeitsplatz-Konzentrationen (MAK-Werte) für flüchtige Chemikalien und Stäube; Anm. d. Red.) hat auf diesem Weg einen Staubgrenzwert für den Arbeitsplatz festgelegt.“

Mögliche Interessenkonflikte

Dr. Helge Kramberger: „Das Dr. Robert-Murjahn-Institut ist als unabhängiges Prüfinstitut akkreditiert, ist aber organisatorisch ein Tochterunternehmen der DAW SE, einem herstellenden Unternehmen der Farbenbranche.“.

Alle: Keine angegeben.

Primärquelle

ECHA (2017): Titanium dioxide proposed to be classified as suspected of causing cancer when inhaled.

Literaturstellen, die von den Experten zitiert wurden

[1] Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (2014): Begründung zum Allgemeinen Staubgrenzwert.

[2] Lee K.P et al. (1985): Transmigration of titanium dioxide (TiO2 particles in rats after inhalation exposure. Experimental and molecular pathology. 42(3): 331-43.

Weitere Recherchequellen

ECHA (2016): CLH report - Proposal for Harmonised Classification and Labelling.

IARC (2010): IARC Monographs on the Evaluation of Carcinogenic Risks to Humans, Volume 93 - Carbon Black, Titanium Dioxide, and Talc.

Heinrich U. et al. (1995): Chronic Inhalation Exposure of Wistar Rats and two Different Strains of Mice to Diesel Engine Exhaust, Carbon Black, and Titanium Dioxide. Inhalation Toxicology, 7:4, 533-556.