02. Mai 2024

Neue ISO-Normen für Nanopartikel

BAM entwickelt standardisierte Messmethoden zur Charakterisierung von Nanopartikeln, die in internationalen Standards verankert wurden

Titandioxid-Nanopartikel unter dem Elektronenmikroskop © BAM

Titandioxid-Nanopartikel unter dem Elektronenmikroskop. Neue standardisierte Messmethoden sollen einen sicheren Umgang mit diesen Materialien gewährleisten. © BAM

Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) hat neue standardisierte Messmethoden für Nanopartikel entwickelt, die den Datenaustausch zwischen Laboren erleichtern. Die gewonnenen Erkenntnisse wurden zudem in neue ISO-Normen für Nanopartikel überführt, die einen sicheren Umgang mit Nanopartikeln fördern.

Die Verwendung von Nanopartikeln hat in den letzten Jahren stark zugenommen und verspricht bedeutende Fortschritte, insbesondere in Bereichen wie Medizin, Elektronik und Materialwissenschaften. Allerdings birgt ihr Einsatz auch potenzielle Risiken. So können von Nanopartikeln toxikologische Gefahren für Mensch und Umwelt ausgehen, da sie leicht in Zellen eindringen oder sich in der Umwelt anreichern können. Ein weiteres Problem stellt die Vielfalt an Nanopartikeln dar. Durch unterschiedliche Größen, Formen, Oberflächenbeschaffenheiten und Zusammensetzungen wird die Entwicklung einheitlicher Messmethoden erschwert.

Innovative Methoden zur Charakterisierung von Nanopartikeln

Dieses Problem konnten nun Forschende der BAM lösen: Im Rahmen eines europäischen Projekts entwickelten sie acht verschiedene Referenzmaterialien für Nanomaterialien. Sie umfassen Siliziumdioxid (SiO₂), Titandioxid (TiO₂) sowie Goldnanopartikel mit verschiedenen geometrischen Formen wie Stäbe oder Würfel. Die morphologischen Eigenschaften der Materialien wurden mit einer Vielzahl von Messmethoden validiert, darunter Elektronenmikroskopie (SEM, TEM und TSEM), Rasterkraftmikroskopie (AFM) und Röntgenkleinwinkelstreuung (SAXS).

Gleichzeitig hat das Projektteam einen neuen hybriden Ansatz entwickelt, der AFM und SEM zusammen mit einer neuen Methode, der Kikuchi-Transmissionsbeugung, kombiniert. Sie erlaubt eine präzisere Charakterisierung von Nanopartikeln und erweitert die Möglichkeiten der Analyse erheblich. Durch den Einsatz von maschinellem Lernen konnte zudem erstmals eine automatisierte Datenverarbeitung für die Nanopartikel-Analyse erreicht werden. Dieser technologische Durchbruch erleichtert die Auswertung von Messdaten und erhöht die Effizienz der Analyseprozesse erheblich.

Verankerung in internationalen Standards

Die gewonnenen Erkenntnisse wurden in internationalen Standards verankert, darunter die ISO 21363 für die Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und die ISO 19749 für die Rasterelektronenmikroskopie (SEM). Diese Standards wurden vom ISO/TC 229 'Nanotechnologies' veröffentlicht, einem Komitee, das Normen für Testmethoden und Spezifikationen für NP-Referenzmaterialien entwickelt. Zusätzlich wurde das Wissen des Projekts in die OECD-Arbeitsgruppe für hergestellte Nanomaterialien (WPMN) integriert, was die globale Relevanz der Ergebnisse und ihre Bedeutung für die internationale Regulierung von Nanomaterialien unterstreicht.

Dan Hodoroaba, Leiter des Projekts und Mitglied des Kompetenzzentrums Nano@BAM: „Die Validierung von Methoden zur Charakterisierung von Nanopartikeln ist ein wichtiger Schritt, um sicherzustellen, dass diese Technologien sicher und verantwortungsvoll eingesetzt werden können. Wir sind stolz darauf, dass unsere Arbeit dazu beiträgt, die Standards in diesem Bereich zu verbessern und einen Beitrag zum Schutz von Mensch und Umwelt zu leisten.“

Schulungen und Workshops zu Nanomaterialien

Neben der Entwicklung von Referenzmaterialien bietet die BAM Akademie regelmäßig Schulungen und Workshops zum Thema Nano an. So unter anderem die Videoreihe „Nano or not Nano“, oder ein Webinar zur Herstellung von Nano-Referenzmaterialien. Weitere Informationen unter https://www.bam-akademie.de. Nano-Referenzmaterialien lassen sich über den BAM-Webshop unter https://webshop.bam.de beziehen.