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Mit einer langfristigen Forschungsstrategie begleiten die für die Sicherheit von Mensch und Umwelt zuständigen Bundesoberbehörden (Umweltbundesamt, Bundesinstitut für Risikobewertung, Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin, Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung und Physikalisch-Technische Bundesanstalt) die rasch voranschreitende Entwicklung neuer Materialien unter den Gesichtspunkten des Arbeits-, Verbraucher- und Umweltschutzes. Die Strategie steht daher in enger Verbindung zu den öffentlichen Förderprogrammen für Nanomaterialien und andere innovative Werkstoffe, z. B. des BMBF („Vom Material zur Innovation“) und der EU („Horizon 2020“). Die Forschungsstrategie baut auf den bisherigen Ergebnissen der 2008 begonnenen und 2013 erstmals bilanzierten gemeinsamen Forschungsstrategie der Bundesoberbehörden „Nanotechnologie - Gesundheits- und Umweltrisiken von Nanomaterialien" auf und erweitert den Blickwinkel auch auf andere Materialinnovationen, bei denen vergleichbare Risiken für Mensch und Umwelt bestehen oder abgeklärt werden müssen. Darüber hinaus greift sie die Idee „anwendungssichere chemische Produkte“ aus der Initiative „Neue Qualität der Arbeit“ (INQA) des Bundesministeriums für Arbeit und Soziales (BMAS) und das Konzept der nachhaltigen Chemie auf, das vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) unterstützt wird. Durch eine anwendungssichere und umweltverträgliche Gestaltung innovativer Materialien und ihrer Folgeprodukte sollen nicht akzeptable Risiken für Mensch und Umwelt von Anfang an weitgehend ausgeschlossen werden. Dies kann erreicht werden durch 1. die Verwendung sicherer Materialien ohne Gefahreneigenschaften für Mensch und Umwelt (direkte Anwendungssicherheit) oder 2. eine Produktgestaltung, die über den gesamten Lebenszyklus emissionsarm und umweltverträglich ist (integrierte Anwendungssicherheit) oder 3. eine Unterstützung des Anwenders (product stewardship) durch den Hersteller bei technischen, organisatorischen und persönlichen Schutzmaßnahmen zur sicheren Verwendung und Entsorgung des Produktes (unterstützte Anwendungssicherheit). Die Fortschreibung der Forschungsstrategie soll als Bestandteil des Nanoaktionsplans 2020 der Bundesregierung Beiträge der Ressortforschung zu folgenden Schwerpunkten leisten: • Charakterisierung und Bewertung der Risiken von Materialinnovationen • Unterstützung von Forschungseinrichtungen und Unternehmen • Fortschreiben von Rechtsvorschriften und Praxisempfehlungen • Gesellschaftliche Akzeptanz Die Forschungsstrategie soll mit Projekten und anderen forschungsnahen Aktivitäten umgesetzt werden. Dies umfasst die eigene Forschung der Häuser, die extramurale Ausschreibung und Vergabe von Forschungsdienstleistungen sowie die Beteiligung an vorwiegend öffentlich geförderten Drittmittelprojekten. Hinzu kommen Aktivitäten im Rahmen der Politikberatung und der hoheitlichen Aufgaben. Mit inter- und transdisziplinären Ansätzen soll die Risiko- und Sicherheitsforschung enger mit der Innovationsforschung und Materialentwicklung verknüpft werden. Die Forschungsstrategie ist aufgrund der raschen Entwicklungen auf diesem Gebiet für den Zeitraum bis 2020 angelegt. Die Forschungsziele adressieren die in diesem Zeitraum voraussichtlich umsetzbaren Forschungsansätze. Die Forschungsstrategie wird durch einen Arbeitskreis begleitet und spätestens mit Ablauf des Nanoaktionsplans 2020 evaluiert und angepasst.

The properties of nanomaterials are influenced not only by their chemical composition but also by physical properties (such as size, geometry and crystal structure). For the reliable determination and assessment of behaviour and effects of nanomaterials as well as for the determination of the exposure of humans and environment a comprehensive physical-chemical characterization of nanomaterials is essential. This is an important prerequisite to identify them as nanomaterials and to interpret and compare test results and - in future – to forecast interaction and effects of nanomaterials. In 2006, the OECD launched a sponsorship program for the testing of nanomaterials in which 11 nanomaterials were thoroughly investigated using a variety of methods. The aim of the project was, among other things, to find out where problems occur and where there are gaps in the measurement and test procedures and where are changes required. An important outcome of the sponsorship program was the finding that the OECD Test Guidelines should in several cases be extended to the specific needs in testing of nanomaterials. The existing standardized test methods of the OECD for physical-chemical characterization have not been developed for nanomaterials in particular. A high demand for an extension of the test guidelines was identified. Germany complied with the OECD's request in 2017 and has agreed to extend the “Test Guideline on Particle Size Distribution / Fiber Length and Diameter Distributions Test Guideline” for Manufactured Nanomaterials (MN). UBA commissioned BAM and BAuA with the preparation of the Test Guideline. The aim of the project is the development of a harmonized test protocol for a valid and reproducible determination of particle size and size distribution which is one of the most relevant physical-chemical properties for MNs. Different measuring methods provide different results for the size distribution of the particles. This is caused by the different measuring principles of the methods. Each method measures a specific parameter that ultimately determines particle size. First, the measured quantity differs for each method (Scattered light intensity, 2D image / projection, electric mobility, etc.). Second, the calculated diameters of the MN may differ (Feret Diameter, Area Projection, Mobility Diameter, Aerodynamic Diameter, Hydrodynamic Diameter). Third, a measuring method provides a size distribution which is measured either mass-based, surface-based or number-based. A conversion between the results requires additional parameters and thus possibly increases the measurement error. In addition to the technical differences, the individual parameters are strongly influenced by the structure and material of the nanoparticles. For example, a surface functionalization can lead to very different results in the size distribution. The suitability of measurement methods differs with the material of the MN. As a result, two very different results can be measured for the particle size distribution using two different methods, which are nevertheless both correct. Several large projects in recent years therefore concluded that nanomaterials should be characterized by at least two complementary method. Imaging techniques are regarded as one of these methods for the characterization, the complementary methods are supposed to be statistical methods. The different results for the size distribution of nanomaterials become problematic for the registration of new MN. A comparable and reproducible size distribution is a prerequisite for a standardized registration. In the future, the particle size distribution in the EU will also decide on the classification of a substance as a nanomaterial or as a non-nanomaterial. Especially in borderline cases, a standardized and comparable measurement methodology is therefore essential.

Die für die Sicherheit von Mensch und Umwelt sowie für die Messtechnik zuständigen deutschen Bundesbehörden – das Umweltbundesamt, die Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA), das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR), die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) und die Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) – begleiten die rasante Innovation von neuartigen Materialien mit einer langfristigen Forschungsstrategie. Die vorgestellte Strategie zeigt die notwendige Sicherheitsforschung auf, die auf der einen Seite Regulierungsbehörden in die Lage versetzt, neuartige Materialien angemessen bewerten zu können, und auf der anderen Seite auch das „Safe and Sustainable by Design“ für Innovatoren unterstützt.

The OECD test guidelines (TGs) for testing chemicals have been widely used for regulatory purposes all over the world since the establishment of the Mutual Acceptance of Data (MAD) principle in 1984. This MAD principle ensures that, if a chemical is tested under the Good Laboratory Practice (GLP) conditions accordingly to an OECD TG, the data should be accepted in all OECD countries. The TGs have been developed, harmonized, internationally validated (round robin tests) and adopted by OECD countries to be used for the physical-chemical characterisation, fate estimation, and hazard identification for risk assessment of various chemicals. In addition to the TGs, OECD Guidance Documents (GDs) usually provide guidance on how to use TGs and how to interpret the results. These GDs do not have to be fully experimentally validated, and hence they are not under MAD, but they are based on relevant published scientific research. But are the existing TGs and the related GDs applicable and adequate for the regulatory testing of nanomaterials? In general, it is accepted that most of the "endpoints" or more precisely measurement variables are applicable also for nanomaterials. However, for some endpoints new or amended TGs are needed. In addition, several GDs are needed to give more precise advice on the test performance in order to gain regulatory relevant data on nanomaterials. The poster will present the status quo on recent TGs and GDs development for nanomaterials at OECD level with relevance for physical-chemical characterisation. Emphasis will be given to the proposed OECD TG on particle size and size distribution for manufactured nanomaterials. The development of such a TG is of special importance as particle size and size distribution is considered as major information for nanomaterial identification and characterization. A reliable and reproducible characterisation of particle size and size distribution is also needed for chemicals risk assessment of nanomaterials, for instance to interpret and compare test results and - in future – to forecast interaction and effects of nanomaterials. The presented poster will illustrate the way from the idea for a new TG and new GD to an accepted OECD TG/GD.