Fraunhofer ITEM Forscher prüfen tierversuchsfreie Aerosole erhitzter Haarprodukte in Hannover; In-vitro-Inhalationsmethode ermöglicht realistische Risikoeinschätzung

Haarstyling-Produkte tierversuchsfrei testen

  1. August 2026 Seite 1 | 3 Forschung Kompakt — Arbeitssicherheit in Friseursalons Haarstyling-Produkte tierversuchsfrei testen Haarprodukte in Friseursalons setzen Aerosole frei, die beim Einatmen zu Atemwegsreizungen führen können. Im Industrieauftrag haben Forscherin- nen und Forscher am Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin ITEM die Wirkung von Aerosolen untersucht, die bei der Anwen- dung von erhitzten chemischen Produkten zur Haarbehandlung entstehen. Mit einer innovativen zellbasierten In-vitro-Inhalationsmethode sind die For- schenden in der Lage, respiratorische Effekte einzuschätzen und potenziell schädliche Substanzen zu identifizieren. Das tierversuchsfreie Verfahren un- terstützt die sichere Produktentwicklung – ganz im Sinne des Safe-by-De- sign-Ansatzes, bei dem Sicherheit von Beginn an in die Produktentwicklung integriert wird. Friseurinnen und Friseure sind bei ihrer täglichen Arbeit einatembaren Materialien wie chemi- schen Dämpfen oder feinsten Partikeln in der Luft ausgesetzt. Die Inhalation der Aerosole, die bei der Anwendung von Haarprodukten freigesetzt werden, kann unter Umständen das Wohlbefinden und die allgemeine Arbeitssicherheit beeinflussen. Doch bislang fehlten Metho- den, um die gesundheitlichen Auswirkungen der Aerosole auf die Atemwege nachzuweisen. Welche Rolle spielt die Produktzusammensetzung? Hat die Art der Anwendung einen Einfluss auf etwaige gesundheitliche Risiken? Welche Auswirkung hat die Menge der freigesetzten Aerosole? All dies konnte mit den bislang verfügbaren Methoden nicht untersucht und aufge- klärt werden. Aufgrund von EU-Regularien dürfen für toxikologische Untersuchungen bei Kosmetika ausschließlich Methoden ohne Tierversuche angewandt werden. Daher sind für diese Zwecke alternative Methoden erforderlich. Eine solche Methode haben Forschende am Fraunhofer ITEM in Hannover mit einem zellbasierten In-vitro-Inhalationsansatz etabliert, mit dem sie der Industrie dabei helfen, Produkte sicher im Sinne von Safe-by-Design zu ent- wickeln und den regulatorischen Anforderungen gerecht zu werden. Produkte noch vor der Markteinführung optimieren Mithilfe der In-vitro-Inhalationsmethode arbeiteten die Expertinnen und Experten im Industrie- auftrag an der Aufklärung der respiratorischen Wirkungen von erhitzten chemischen Haarbe- handlungsprodukten, die zur dauerhaften Glättung der Haare eingesetzt werden. Die feuchte Chemikalie wird dabei auf die Haarsträhnen aufgetragen und anschließend bei etwa 200 Grad Celsius mit einem Glätteisen über das Haar gezogen, wobei Aerosole freigesetzt wer- den, die möglicherweise Atemwegseffekte bei Friseurinnen und Friseuren auslösen können. Während einige Produkte in der Praxis ein höheres Potenzial für solche Effekte zeigten, konnte bislang kein eindeutiger Zusammenhang zwischen Produkt und Anwendungs-

  2. August 2026 Seite 2 | 3 methode hergestellt werden. Ziel der Studie war es, die respiratorischen Auswirkungen mit dem neuen Ansatz tierversuchsfrei besser zu verstehen, das Inhalationsrisiko von Aerosolen realitätsnah zu evaluieren und bestehende Produkte zu prüfen, um diese gegebenenfalls vor der Markteinführung zu optimieren. Dr. Detlef Ritter, Wissenschaftler am Fraunhofer ITEM: »Mit der In-vitro-Inhalationsmethode lässt sich alles untersuchen, was man einatmen kann. Die Quelle spielt dabei keine Rolle. Das können Abgase, Nanopartikel, PFAS, oder eben auch Aerosole von kosmetischen Sprays oder Haarprodukten sein. Beispielsweise konnten wir in einem früheren Projekt bereits dazu beitra- gen, die Formulierung eines Raumsprays im Auftrag eines Kunden dahingehend zu verändern, dass es unschädlich für die menschliche Gesundheit ist. Wir waren in der Lage, eine ungüns- tige Komponente des Sprayprodukts zu identifizieren und auszutauschen.« Inhalationsrisiko von Aerosolen realitätsnah mit menschlichen Lungenzellen evaluieren In der Studie zu den chemischen Haarbehandlungsmitteln untersuchten Ritter und sein Team vier unterschiedliche Testmaterialien. Die Aerosole wurden durch Auftragen der Produkte auf Echthaarsträhnen erzeugt und unter optimierten Bedingungen durch Exposition menschlicher Lungenzellen mit dem patentierten P.R.I.T.® ExpoCube®-System beprobt und analysiert. Das am Fraunhofer ITEM entwickelte Expositionsgerät erlaubt die In-vitro-Testung flüchtiger Che- mikalien oder Aerosole, die mit klassischen, sogenannten »submersen« Zellkulturmethoden, bei denen die Zellen von Kulturmedium überdeckt sind, nicht untersucht werden können. Die Lungenzellen werden dabei an der Phasengrenze zwischen Luft und Nährmedium kultiviert, genau wie im menschlichen Respirationstrakt. Über ein ausgeklügeltes System aus Mikropum- pen, Heizelektronik, Aerosolleitungen und Sensoren ist man mit dem ExpoCube® in der Lage, die Zellkulturen auf eine kontrollierte und reproduzierbare Weise an der Luft-Flüssigkeits- Grenze den verschiedenen Aerosolen auszusetzen – so wie es auch in der menschlichen Lunge geschieht. In-vitro-Ergebnisse korrelieren mit Erfahrungen der Friseurinnen und Friseure Mittels Dosis-Wirkungs-Tests wurden Zellviabilität (Zelllebensfähigkeit), mitochondriale Funk- tion, zellulärer Stress und die Freisetzung von Interleukin-8 als repräsentativer Marker für die körpereigene Entzündungsreaktion untersucht. Einige der vier Testmaterialien hatten beim re- alen Einsatz von Friseuren unspezifische Symptome wie leichtes Unwohlsein oder Kratzen im Hals ausgelöst. Andere Produkte wiederum führten nie zu einem Unbehagen. »Die Charakte- risierung der Aerosole, die bei der Anwendung der vier Haarprodukte unter praxisnahen Be- dingungen auf Echthaarsträhnen freigesetzt wurden, zeigte große Unterschiede bei den Aero- solbildungsraten und der Dosiswirkung. Die Zellviabilität und mitochondriale Funktion blieben unbeeinflusst, jedoch zeigten sich signifikante Unterschiede hinsichtlich zellulären Stresses und der Freisetzung von IL-8«, resümiert Ritter. »Entscheidend ist, dass unsere Testergebnisse hinsichtlich der Produktcharakteristika exakt mit den Angaben der Friseurinnen und Friseure korrelierten. Die In-vitro-Ergebnisse und die Beobachtungen unter realen Bedingungen stimm- ten überein«. Des Weiteren wies das Forscherteam nach, dass das Ausmaß der Aerosolfreiset- zung zwar auch von der Anwendungsmethode abhängt, mit der die Haarsträhnen geglättet wurden (intensiver bei höherer Temperatur und vielen Strichen; gemäßigter bei niedrigerer Temperatur und wenigen Strichen), das verwendete Testmaterial jedoch den entscheidenden Faktor darstellte und den biologischen Effekt maßgeblich beeinflusste. »Das Ausmaß der

Die Fraunhofer-Gesellschaft mit Sitz in Deutschland ist eine der führenden Organisationen für anwendungsorientierte Forschung. Im Innovationsprozess spielt sie eine zentrale Rolle – mit Forschungsschwerpunkten in zukunftsrelevanten Schlüsseltechnologien und dem Transfer von Forschungsergebnissen in die Industrie zur Stärkung unseres Wirtschaftsstandorts und zum Wohle unserer Gesellschaft. Die 1949 gegründete Organisation betreibt in Deutschland derzeit 74 Institute und Forschungseinrichtungen. Die rund 30 000 Mitarbeitenden, überwiegend mit natur- oder ingenieurwissenschaftlicher Ausbildung, erarbeiten das jährliche Finanzvolumen von 3,6 Mrd. €. Davon fallen 3,2 Mrd. € auf den Bereich Vertragsforschung

  1. August 2026 Seite 3 | 3 Aerosolfreisetzung und der respiratorischen Wirkung wird insbesondere von den spezifischen Eigenschaften des Produkts, z. B. der Zusammensetzung der Inhaltsstoffe, geprägt«, so der Forscher. Die Ergebnisse wurden mit einem sehr kompakten In-vitro-Modell erzielt, was die Möglichkeit für einen Routineeinsatz, die Integration in Strategien zur Produktentwicklung sowie eine wei- tergehende Nutzung in der toxikologischen Forschung eröffnet. Dieser Ansatz trägt maßgeb- lich dazu bei, die Verbesserung und Akzeptanz alternativer Methoden im Rahmen von Safe- by-Design-Konzepten und Strategien zur Sicherheitsbewertung voranzutreiben.

Abb. 1 Die feuchte Chemikalie wird auf die Haarsträhnen aufgetragen und anschließend bei etwa 200 Grad Celsius mit einem Glätteisen über das Haar gezogen. © Fraunhofer ITEM/Ralf Mohr

Abb. 2 Das am Fraunhofer ITEM entwickelte Expositionsgerät P.R.I.T.® ExpoCube® erlaubt die In- vitro-Testung flüchtiger Chemikalien oder Aerosole. © Fraunhofer ITEM/Ralf Mohr

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Dr. Cathrin Nastevska Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin ITEM Managerin Presse- und Öffentlichkeits- arbeit Tel. +49 511 5350-225 cathrin.nastevska@item.fraunhofer.de

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