Toxizität bezeichnet die Fähigkeit einer chemischen oder physikalischen Einwirkung, biologische Systeme zu schädigen. In der Werkstofftechnik umfasst dies sowohl Grundwerkstoffe (z.B. Metalle, Polymere, Keramiken) als auch Legierungs- und Additivkomponenten (Weichmacher, Stabilisatoren, Katalysatorreste).

Für die Bewertung von Werkstoffen werden verschiedene Formen der Toxizität unterschieden: Zytotoxizität beschreibt zellschädigende Effekte, Neurotoxizität betrifft das Nervensystem, Kardiotoxizität das Herz-Kreislauf-System, Hauttoxizität lokale Effekte an der Oberfläche. Spezifische Metalltoxizitäten wie Schwermetall‑, Quecksilber- oder Uran-Biotoxizität sind in metallischen Werkstoffen und Pigmenten von zentraler Bedeutung.

Wesentlich ist die Abgrenzung zwischen intrinsisch nicht-toxischen Materialien und solchen, deren Toxizität erst durch Freisetzung von Ionen, Abriebpartikeln oder Abbauprodukten unter Gebrauchs- oder Umweltbedingungen entsteht. Hierzu werden standardisierte in vitro-Assays (z.B. ISO 10993 für Medizinprodukte) und in vivo-Modelle eingesetzt, ergänzt durch Expositions- und Dosis-Wirkungs-Analysen (NOAEL, LOAEL).

Für die Entwicklung sicherer Werkstoffe sind die Kontrolle von Verunreinigungen, die Stabilität unter Betriebsbedingungen, die Bioverfügbarkeit freigesetzter Spezies und regulatorische Grenzwerte (REACH, RoHS) entscheidend. Moderne Ansätze wie „Safe-by-Design“ und Quantitative Struktur-Wirkungs-Beziehungen (QSAR) zielen darauf ab, Toxizitäten frühzeitig zu prognostizieren und toxische durch funktional äquivalente, nicht-toxische Komponenten zu ersetzen.