Die Eigenschaften von Nanomaterialien vorhersagen

Um die Erprobung von Nanomaterialien und letztlich unser Verständnis ihrer potenziell gefährlichen Auswirkungen zu beschleunigen, können Forscher ein Analogiekonzept nutzen. Bei einer Analogie werden Informationen über ähnliche Ausgangsstoffe verwendet, sofern Daten vorliegen, um die Eigenschaften der Zielstoffe vorherzusagen, falls nur wenige Informationen gewonnen wurden oder wenn Informationen fehlen.

Eine Analogie kann für einzelne Stoffe, einschließlich Nanomaterialien, im Rahmen der REACH-Verordnung verwendet werden, kann aber auch auf Stoffgruppen und Nanoformen angewendet werden, um Trends unter ihnen zu ermitteln. Wurden die Gruppierung von Stoffen und die Analogie korrekt durchgeführt, können experimentelle Tests reduziert werden, da es nicht erforderlich ist, jeden Zielstoff getrennt zu testen.

 

Nutzung vorhandener Daten zur Schließung von Lücken

Das Analogiekonzept ist besonders nützlich bei der Generierung von Daten für regulatorische Zwecke, damit die Behörden über ausreichende Informationen verfügen, um Entscheidungen über Chemikalien treffen und deren sichere Verwendung gewährleisten zu können.  

Eine Gruppierung ist möglich:  

  • Zwischen verschiedenen Nanoformen eines Stoffes
  • Zwischen anderen Stoffen im gleichen Größenbereich
  • Potenziell zwischen verschiedenen Formen eines Stoffes von ihrer Schüttform bis zu ihren Nanoformen

Die Gruppierung wurde ursprünglich für Chemikalien entwickelt und für Nanoformen weiter angewandt.

 

Festlegung der Eigenschaften von Nanomaterialien

Nanomaterialien können hergestellt und verändert werden, um unterschiedliche Eigenschaften zu haben. Dazu gehören Größe, Form, Kristallinität und Oberflächenbehandlung. Bei Letzterer handelt es sich um den Prozess der Beschichtung der Oberfläche des Nanomaterials. So können beispielsweise einige mehrwandige Kohlenstoff-Nanoröhren beschichtet werden, um sie an Organe zu binden und Arzneimittel effizienter bereitzustellen.

 

Registrierung von Chemikalien nach REACH mittels Analogie

Für die REACH-Verordnung werden Angaben über Stoffe benötigt, von denen mehr als 1 Tonne pro Jahr hergestellt werden. Bei Nanoformen kann es schwierig sein, diese Menge zu erreichen, da sich die Anforderung auf die Gesamtmenge der Nanoformen und anderer Formen eines Stoffes bezieht und nicht auf die einzelne Nanoform.

Nanoformen werden oft in sehr viel geringeren Mengen hergestellt, die je nach Verwendung und Märkten von einigen Gramm bis zu 100 kg pro Jahr betragen.

Unternehmen müssen die Verwendung des Analogiekonzepts bei der Registrierung ihrer Chemikalien im Rahmen der REACH-Verordnung begründen. Dies geschieht mit einer wissenschaftlich begründeten Erklärung, warum die Gruppierung von Nanoformen möglich ist, gestützt auf verfügbare Daten, zum Beispiel über Gefahren oder Verbleib sowohl in Bezug auf die Quelle als auch auf die Zielstoffe.

 

Entwicklung von Rahmen für das Analogiekonzept

In den letzten zehn Jahren wurden zahlreiche Fortschritte erzielt, um zu testen, ob das Analogiekonzept für Nanoformen möglich ist und welche Informationen für ein zuverlässiges Analogiekonzept benötigt werden.

Die ECHA und die OECD haben Leitlinien veröffentlicht, um einen Rahmen und Grenzen für die Anwendung des Analogiekonzepts zu geben und gleichzeitig die rechtliche Gültigkeit und Akzeptanz zu gewährleisten.

Forschungsprojekte, wie zum Beispiel GRACIOUS, haben einen Rahmen für die Industrie entwickelt, damit das Analogiekonzept im Rahmen der REACH-Verordnung angewendet werden kann, aber auch um die nachhaltige Produktentwicklung zu unterstützen.

Zwar wurden Fortschritte erzielt, doch muss noch mehr getan werden, um die Validität und Anerkennung des Analogiekonzepts zwischen verschiedenen Nanoformen weiter zu stärken.