PFAS „Forever Chemicals“ – Fluch oder Segen?

Ihre Hitzebeständigkeit und hohe Haltbarkeit machen per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) zu beliebten Materialien – auch und gerade in medizinischen Geräten und Produkten. Die Langlebigkeit der Substanzen sorgt allerdings dafür, dass sie nur schwer abbaubar sind. So können sich PFAS über Nahrung und Trinkwasser auch im menschlichen Körper ansammeln und zu möglichen Gesundheitsstörungen führen. Erste Maßnahmen hat die EU ergriffen, indem sie mit der neuen Trinkwasserordnung Grenzwerte für PFAS festlegt. Einige europäische Länder, darunter auch Deutschland, machen sich für ein generelles Verbot stark. Über die möglichen Auswirkungen auf das Gesundheitswesen wird derzeit viel diskutiert. Prof. Dr. Andreas Halder, Ärztlicher Direktor der Sana Kliniken Sommerfeld und 1. Vizepräsident der DGOU, gibt einen Überblick zur aktuellen Situation.

PFAS mit einzigartigen Eigenschaften

Die PFAS umfassen eine Gruppe von mehr als 10.000 synthetischen Substanzen, die in vielen industriellen und kommerziellen Produkten verwendet werden. Sie enthalten besonders starke chemische Verbindungen, nämlich die zwischen Kohlenstoff und Fluor. Diese sind schwer aufzubrechen und verbinden sich kaum mit anderen Stoffen. Deshalb sind sie für ihre Beständigkeit gegen Hitze, Wasser und Öl bekannt. Ihre einzigartigen Eigenschaften machen sie zu wertvollen Materialien in vielen Bereichen, sie bergen jedoch auch Risiken für Mensch und Umwelt.

Ein großer Nutzen von PFAS liegt in ihrer hohen Hitzebeständigkeit. Diese Eigenschaft ermöglicht ihren Einsatz in Produkten wie feuerfesten Beschichtungen, Kabelisolierungen und Brandschutzkleidung. Ein weiterer Vorteil von PFAS ist ihre Wasserabweisung. Diese Eigenschaft macht sie ideal für die Verwendung in wasserfesten Textilien, Outdoor-Ausrüstung und Verpackungsmaterialien. Darüber hinaus werden PFAS in der Lebensmittelverpackungsindustrie eingesetzt, um Lebensmittel vor Fett und Feuchtigkeit zu schützen.

Verwendung in medizinischen Geräten und Produkten

In der Medizin werden PFAS hauptsächlich in medizinischen Geräten und Produkten angewendet. Aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften verhindern sie das Anhaften von Körperflüssigkeiten an Oberflächen, etwa von Stents oder Endoprothesen, machen sie resistent gegen Mikroorganismen und verringern ihren Verschleiß. Ein weiterer Anwendungsbereich ist die Arzneimittelherstellung. PFAS können als Hilfsstoffe in der Pharmaindustrie eingesetzt werden, um die Stabilität von Arzneimitteln zu verbessern oder ihre Freisetzung im Körper zu steuern. Darüber hinaus werden PFAS aufgrund ihrer wasser- und fettabweisenden Eigenschaften in medizinischer Schutzkleidung benutzt, um das Eindringen von Flüssigkeit oder anderen potenziell schädlichen Substanzen zu verhindern.

PFAS werden aufgrund ihrer Beständigkeit, ihrer Biokompatibilität sowie thermischer, elektrischer und chemischer Stabilität in einer Vielzahl von Medizinprodukten verwendet:

Katheter mit gleitfähigen oder hydrophilen Beschichtungen
Instrumente für die minimalinvasive Chirurgie
Programmierbare elektrische medizinische Geräte wie Inkubatoren, CT, MRT, Dialysemaschinen, Herz-Lungen-Maschinen, Beatmungsgeräte, Spritzenpumpen
Implantate wie Stents, Endoprothesen
OP-Material wie OP-Abdeckungen, Nahtmaterial, chirurgische Instrumente, Handschuhe

Diese positiven Eigenschaften machen PFAS besonders langlebig und damit nur schwer abbaubar. Deshalb sammeln sie sich im weltweiten Ökosystem an und sind dank moderner hochsensibler Verfahren überall in Wasser und Boden nachzuweisen. Schließlich können sie sich über die Nahrung und das Trinkwasser auch im menschlichen Körper ansammeln.

PFAS können zu Gesundheitsstörungen führen

In den letzten Jahren gibt es vermehrt Hinweise darauf, dass PFAS zu Gesundheitsstörungen führen können. Dies betrifft insbesondere Perfluoroctansäure (PFOA), Perfloursulfonsäure (PFOS) und Perfluornonansäre (PFNA). Studienergebnisse deuten darauf hin, dass PFOS-, PFOA- und PFNA-Exposition während der Schwangerschaft mit einem erhöhten Risiko von Früh- und Fehlgeburtsrisiko sowie Präeklampsie verbunden sein könnte (Gao 2023). Sie könnten die Immunantwort insbesondere bei Kindern beeinträchtigen, was zu einem erhöhten Risiko für Infektionen und zu einer verringerten Wirksamkeit von Impfungen führt (Crawford 2023). Andere Studien haben einen Zusammenhang mit reduzierter Hormonproduktion von Schilddrüse und Pankreas festgestellt (Kim 2018, Gui 2023). Einige PFAS scheinen den Eiweiß- und Fettstoffwechsel Jugendlicher und junger Erwachsener zu beeinträchtigen (Goodrich 2023). Schließlich können hohe Konzentrationen von PFAS Leberschäden verursachen (Costello 2022). Daher ist es wichtig, dass ihre Verwendung insbesondere in der Medizin sorgfältig reguliert und überwacht wird, um potenzielle Risiken zu minimieren.

Abb 1 © European Environment Agency (original image) Mrmw (vectorization) (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Effects_of_exposure_to_PFASs_on_human_health.svg), „Effects of exposure to PFASs on human health“, https://creativecommons.org/licenses/by/2.5/dk/deed.en

Politische Maßnahmen gegen PFAS

Deshalb hat die Europäische Union hat in den letzten Jahren verstärkt Maßnahmen gegen per- und polyfluorierte Alkylsubstanzen (PFAS) ergriffen. So gibt es seit Januar 2023 eine neue EU-Trinkwasserverordnung, die Grenzwerte für PFAS festlegt; ab dem 12.1.2026 gilt in Deutschland der Grenzwert von 0,1 Mikrogramm pro Liter Trinkwasser. Auf Initiative der Niederlande haben Deutschland, Dänemark, Norwegen und Schweden am 23. Januar 2023 einen Beschränkungsvorschlag im EU-Parlament eingereicht, um ein Verbot der Herstellung, Verwendung, des Verkaufs und des Imports von PFAS zu erreichen. Arzneimittel, Pflanzenschutzmittel und Biozide wurden ausgenommen, da diese einem eigenen Zulassungsverfahren unterliegen.

Wie geht es weiter?

Die Gruppe der PFAS ist sehr groß, aber nur für die bekanntesten PFOA, PFOS und PFNA wurden mögliche gesundheitsschädigende Wirkungen festgestellt. Deshalb existieren für diese bereits Regelungen in der EU. Daraus folgt, dass zum einen nicht alle PFAS Gesundheitsrisiken bergen, zum anderen essenzielle PFAS daraufhin untersucht werden müssen. Klare Grenzwerte für mögliche gesundheitsschädigende Wirkungen fehlen bisher. In jedem Falle müsse zwischen verschiedenen PFAS differenziert werden und deren Nutzen-Risiko-Bewertung erfolgen. Selbst wenn ein vollständiges Verbot eingeführt wird, sollte es Ausnahmen für bestimmte Anwendungen geben, bei denen es keine sicheren Alternativen gibt oder wo die Vorteile der Verwendung von PFAS die Risiken überwiegen (Cousins 2019). Weshalb Medizinprodukte nicht generell vom Verbotsvorschlag ausgenommen sind, bleibt unklar – zumal diese ohnehin der Medical Device Regulation (MDR) unterliegen, die eine Überprüfung auf Sicherheit in der Anwendung umfänglich vorschreibt.

Auswirkungen eines PFAS-Verbots

Am 25. September 2023 endete die sechsmonatige öffentliche Konsultation über den Beschränkungsvorschlag. Wenn die nun folgende Bewertung ergibt, dass ein Verbot gerechtfertigt ist, muss die Europäische Chemikalienagentur (ECHA) einen Vorschlag zur Änderung der REACH-Verordnung (Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe) ausarbeiten. Dieser Vorschlag muss dann von den Mitgliedstaaten und der Europäischen Kommission geprüft und genehmigt werden. 2025 kann voraussichtlich mit einer Entscheidung der Europäischen Kommission gerechnet werden. Sollte der PFAS-Beschränkungsvorschlag angenommen werden, wäre dies eines der umfangreichsten Verbote chemischer Stoffe seit Inkrafttreten der REACH-Verordnung 2007. Ein undifferenziertes Verbot kann eine Versorgung mit wichtigen Medizinprodukte weiter gefährden, die ohnehin nach Inkrafttreten der MDR unsicher geworden ist.

Autor: Prof. Dr. Andreas Halder

Quellen:

Costello E, Rock S, Stratakis N, Eckel SP, Walker DI, Valvi D, Cserbik D, Jenkins T, Xanthakos SA, Kohli R, Sisley S, Vasiliou V, La Merrill MA, Rosen H, Conti DV, McConnell R, Chatzi L. Exposure to per- and Polyfluoroalkyl Substances and Markers of Liver Injury: A Systematic Review and Meta-Analysis. Environ Health Perspect. 2022 Apr;130(4):46001.

Crawford L, Halperin SA, Dzierlenga MW, Skidmore B, Linakis MW, Nakagawa S, Longnecker MP. Systematic review and meta-analysis of epidemiologic data on vaccine response in relation to exposure to five principal perfluoroalkyl substances. Environ Int. 2023 Feb;172:107734.

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Goodrich JA, Walker DI, He J, Lin X, Baumert BO, Hu X, Alderete TL, Chen Z, Valvi D, Fuentes ZC, Rock S, Wang H, Berhane K, Gilliland FD, Goran MI, Jones DP, Conti DV, Chatzi L. Metabolic Signatures of Youth Exposure to Mixtures of Per- and Polyfluoroalkyl Substances: A Multi-Cohort Study. Environ Health Perspect. 2023 Feb;131(2):27005.

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Ian T. Cousins, Gretta Goldenman, Dorte Herzke, Rainer Lohmann, Mark Miller, Carla A. Ng, Sharyle Patton, Martin Scheringer, Xenia Trier, Lena Vierke, Zhanyun Wang, Jamie C. DeWitt: The concept of essential use for determining when uses of PFASs can be phased out. In: Environmental Science: Processes & Impacts. Band 21, Nr. 11, 1. November 2019, S. 1803–1815

Kim MJ, Moon S, Oh BC, Jung D, Ji K, Choi K, Park YJ. Association between perfluoroalkyl substances exposure and thyroid function in adults: A meta-analysis. PLoS One. 2018 May 10;13(5):e0197244.

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Quelle Abb 1:

European Environment Agency (original image) Mrmw (vectorization), Effects of exposure to PFASs on human health, CC BY 2.5 DK