Industrie & Technik

Thomas Seuß beantwortet Fragen zum PatentrechtThomas Seuß PatentanwaltFrage 83: Was passiert eigentlich mit meinen Patentanmeldungen und Patenten nach dem Brexit?Antwort: Nach dem Referendum der Briten über das Verlassen der EU (Brexit) ist eine Prognose zur zukünftigen Rechtslage noch schwierig, da die britische Regierung ihren Austrittswunsch noch nicht offiziell bei der EU erklärt hat und somit die Verhandlungen über die künftigen rechtlichen Regelungen noch nicht begonnen haben. Gleichwohl kann ich Ihnen die gute Nachricht verkünden, dass Ihre bestehenden Patentanmeldungen und Patente in keiner Weise betroffen sein können: Das Europäische Patentübereinkommen ist ein zwischen den Mitgliedsstaaten vereinbartes Rechtssystem, das unabhängig von der EU ist. Das Europäische Patentamt ist keine EU-Behörde. Alle europäischen Patentanmeldungen werden daher in üblicher Weise weiter behandelt und können nach ihrer Erteilung in Großbritannien validiert werden und somit Rechtskraft erhalten. Alle in Großbritannien national angemeldeten Patente bleiben ohnehin unangetastet.Betroffen vom Brexit ist lediglich das noch in Planung befindliche Gemeinschaftspatentsystem (Europäisches Patent mit einheitlicher Wirkung, EPeW), mit dem ein gemeinsames Patent für alle EU-Mitgliedsstaaten geschaffen werden sollte. Hierüber hatten wir im Rahmen dieser Serie berichtet [Nachr. Chem. 2011, 59, 742]. Nachdem alle Bemühungen seit dem Jahr 1975 erfolglos geblieben waren, hatte die EU-Kommission bis zum Jahr 2013 ein neues Gesetzespaket erarbeitet. Damit diese Abkommen wirksam werden können, müssen allerdings mindestens 13 Staaten, darunter zwingend Frankreich, Deutschland und Großbritannien die Verträge ratifizieren; bislang taten dies allerdings weder Deutschland noch Großbritannien. Obwohl es intensive Vorbereitungen für das Inkrafttreten der Abkommen gibt und von vielen Seiten auf die Vorteile des Gemeinschaftspatentes auch für Großbritannien hingewiesen wird, kann ich mir kaum vorstellen, dass die britische Regierung das Übereinkommen nach dem Brexit-Beschluss noch ratifiziert. Sofern die Briten es sich nicht doch noch anders überlegen, wäre die einzige Möglichkeit zur Rettung des Gemeinschaftspatents die Änderung der Verträge und deren Ratifizierung durch die verbleibenden 27 Mitgliedsstaaten. Dieser Weg dürfte langwierig werden, weil eine Neuverhandlung erfahrungsgemäß alte Vorbehalte aufleben lässt und neue Begehrlichkeiten der Mitgliedsstaaten weckt. London ist derzeit beispielsweise als eine Außenstelle des neu zu schaffenden EU-Patentgerichtes vorgesehen, verschiedene Länder könnten sich um diesen Sitz streiten. Spanien hatte sogar gegen das Gesetzespaket beim Europäischen Gerichtshof geklagt, war aber abgewiesen worden. Es dürfte somit noch einige Zeit dauern, bis das erste Gemeinschaftspatent erteilt wird.Fragen für Thomas Seuß an <a href="mailto:nachrichten@gdch.de">nachrichten@gdch.de</a>. Info zur kostenfreien Beratung unter <ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://www.gdch.de/rechtsberatung" target="_blank">www.gdch.de/rechtsberatung</a></ext-link>.<figure><img src="https://media.graphcms.com/Kz0xlHATWNyHFF584ZPA"><figcaption><label>Abb. 1: </label></figcaption></figure>

Meldung

Patente nach dem Brexit

Thomas Seuß beantwortet Fragen zum PatentrechtThomas Seuß PatentanwaltFrage 83: Was passiert eigentlich mit meinen Patentanmeldungen und Patenten nach dem Brexit?Antwort: Nach dem Referendum der Briten über das Verlassen der EU (Brexit) ist eine Prognose zur zukünftigen Rechtslage noch schwierig,...

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Weltweit werden jährlich mehrere zehntausend Tonnen Nanomaterialien hergestellt. Ein Großteil davon sind oxidisch, vor allem aus Titandioxid, Siliziumdioxid, Zinkoxid, Eisenoxid oder Cerdioxid. Dazu kommen metallische, zum Beispiel aus Silber, sowie kohlenstoffbasierte Nanomaterialien, zum Beispiel Kohlenstoffnanoröhren.2,3)Je nach Einsatzgebiet gelangen die Nanomaterialien unterschiedlich schnell in die Umwelt. Während Kohlenstoffnanoröhren häufig fest in Kompositwerkstoffen gebunden sind, werden Silber- und Titandioxid-Nanomaterialien in der Regel wesentlich schneller umweltverfügbar. So setzen mit Silbernanomaterialien imprägnierte Textilien während des Waschens sowohl ionisches als auch partikuläres Silber frei, das anschließend über das Abwasser in die Umwelt gelangt.4) Ähnlich verhält sich nanopartikuläres Titandioxid, das als Bestandteil von Sonnencremes mit der Zeit abgewaschen wird und in Badeseen nachweisbar ist.5)<h2>Messmethoden fehlen</h2>Zurzeit liegen zu wenige umfassende Studien zu Freisetzung, Verhalten und Konzentrationen von Nanomaterialien in der Umwelt vor, um sie verlässlich zu beurteilen. Daher sind keine abschließenden Aussagen über Exposition und Risiken für Mensch und Umwelt möglich.6) Dies liegt vor allem an fehlenden Messmethoden, die Nanomaterialien in kleinsten Konzentrationen in den vielfältigen, komplexen Umweltmatrizes identifizieren, quantifizieren und charakterisieren.Zurzeit zeigen hauptsächlich wahrscheinlichkeitsbasierte Simulationen, von welchen Nanomaterial-Konzentrationen in den verschiedenen Umweltkompartimenten auszugehen ist. Man spricht in diesem Zusammenhang von der umweltrelevanten Konzentration, die sich je nach betrachtetem Nanomaterial und Umweltkompartiment zwischen Mikrogramm und Nanogramm pro Liter sowie Mikrogramm bis Nanogramm pro Kilogramm für feste Matrizes, und noch darunter bewegt.7) Diese computerbasierten Daten gilt es zu prüfen.<h2>Initiativen für eine bessere Risikobeurteilung</h2>Der Gesetzgeber hat die fehlende experimentelle Basis erkannt, sodass in den letzten Jahren mehrere Förderinitiativen zur Risikobeurteilung von Nanomaterialien starteten. Das Förderprojekt „Nanoumwelt“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung beschäftigt sich mit der Risikoanalyse synthetischer Nanomaterialien in der Umwelt: Identifizierung, Quantifizierung und Untersuchung der human- und ökotoxikologischen Effekte.8)Ziel des Projekts ist die Bestimmung der Nanomaterial-Gehalte entlang der Nahrungskette. Unter anderem soll das Projekt beantworten, inwieweit es einen Transfer von Nanomaterialien über die Nahrungskette gibt. An einer kleinen Nahrungskette aus Wasserflöhen und Zebrabärblingen wurde bereits gezeigt, dass die Fische, die mit Nanotitandioxid-exponierten Daphnien gefüttert wurden, Nanomaterialien aufnehmen.9)Zu den untersuchten Nanomaterialien gehören industriell relevante auf Basis von Silber, Titandioxid, Polystyrol und Kohlenstoffnanoröhren mit jeweils unterschiedlichen Oberflächenmodifikationen und in unterschiedlichen Größen (Abbildung 1).<figure><img src="https://media.graphcms.com/r9iY04I5QpWqImJrIJpa"><figcaption><label>Abb. 1: </label>TEM-Aufnahmen von Nanomaterialien. Von links oben im Uhrzeigersinn: Carboxyl-modifiziertes Nanosilber, unmodifiziertes Nanotitandioxid, Carboxyl-modifizierte mehrwandige Kohlenstoffnanoröhren und aminofunktionalisiertes Nanopolystyrol.</figcaption></figure>
Die physikochemischen Eigenschaften der Nanomaterialien während ihres Lebenszyklus wurden bisher nur unzureichend untersucht. Deshalb sammelt das Team des Nanoumwelt-Projekts neben Gewässer- und Bodenproben Proben von Primär- und Sekundärkonsumenten mit Schlüsselfunktionen in der Nahrungskette. Darin werden dann die Konzentration und Charakteristika der Nanomaterialien bestimmt. Zu den Proben zählen auch Fisch- und Humanproben (Abbildung 2).<figure><img src="https://media.graphcms.com/ND1epKNoTiuGBUrQvMAJ"><figcaption><label>Abb. 2: </label>Untersuchte Umweltmatrizes. Von links oben im Uhrzeigersinn: Wasser aus dem Rhein, Entnahmeort Rheingütestation Worms; Lehmboden, Entnahmeort Helenenberg in der Nähe von Trier; Humanblut; Brasse aus der Saar.</figcaption></figure>
Zur Methodenentwicklung werden die Proben mit Nanomaterialien versetzt und anschließend mit unterschiedlichen analytischen Methoden untersucht. Eine der Kerntechniken zur Charakterisierung von Nanomaterialien in komplexen Umweltmatrizes im Projekt Nanoumwelt ist die Asymmetrische Fluss-Feldflussfraktionierung (AF4).<h2>Was ist Nanomaterial?</h2>Nach dem Empfehlungen der Europäischen Kommission aus dem Jahr 2011 ist ein Nanomaterial<list list-type="simple"><list-item></list-item></list>ein natürliches, bei Prozessen anfallendes oder hergestelltes Material, das Partikel in ungebundenem Zustand, als Aggregat oder als Agglomerat enthält,<list-item>und bei dem mindestens 50 % der Partikel in der Anzahlgrößenverteilung ein oder mehrere Außenmaße im Bereich von 1 nm bis 100 nm haben.1)</list-item>Bis zum jetzigen Zeitpunkt gibt es drei Revisionen dieser Empfehlung durch die Europäische Kommission, die den Begriff „Nanomaterial“ umfassender beschreiben. Eine endgültige Definition existiert noch nicht.<h2>Feldflussfraktionierung</h2>Die Feldflussfraktionierung (FFF)10,11) ist wie HPLC oder Gelpermeationgschromatographie (GPC) ein flüssigkeitsbasiertes Trennsystem, benötigt aber keine stationäre Phase. Da die stationäre Phase fehlt und die Eluenten an die jeweilige Probe angepasst werden können, trennt die FFF besonders schonend.Die Trennung basiert auf der Wechselwirkung einer Probe im Trennkanal mit einem Trennfeld, wodurch die Probe in Richtung der unteren Kanalwand gedrückt wird. Das Trennfeld wirkt dabei senkrecht zur Länge des Trennkanals. Dieser Kraft entgegen wirkt die Brownsche Molekularbewegung der Probenbestandteile. Dabei gilt: Je kleiner der hydrodynamische Durchmesser der Probenbestandteile, desto größer ist ihr Diffusionskoeffizient und desto weiter entfernt von der unteren Kanalwand befinden sie sich nach Einstellung des Kräftegleichgewichts. Wird nun eine laminare Strömung angelegt, fließen die kleineren Probenbestandteile im zeitlichen Mittel in Strömungslinien mit höherem Geschwindigkeitsvektor und eluieren daher vor den größeren Probenbestandteilen. Die Stärke des Trennfelds ist variabel und wird in der Regel mit zunehmender Größe der Partikel und Elutionsdauer abgeschwächt (Abbildung 3).<figure><img src="https://media.graphcms.com/1wVk4QcKQM2waUGhpqRQ"><figcaption><label>Abb. 3: </label>Oben: Trennprinzip der Feldflussfraktionierung (FFF); unten: Trennprinzip der Asymmetrischen Fluss-Feldflussfraktionierung (AF4).</figcaption></figure>
Die FFF gibt es in mehreren Varianten, die unterschiedliche Trennfelder nutzen. Bei der thermischen FFF liegt ein Temperaturgradient senkrecht zum Trennkanal an. Die Zentrifugal-FFF trennt in einem rotierenden Kanal. Bei der Fluss-FFF generiert ein zweiter Fluss, der Querfluss (Crossflow) die Trennkraft. Für alle diese Techniken sind Geräte auf dem Markt.Die Fluss-FFF ist in Form der Asymmetrischen Fluss-FFF (AF4)12) die am häufigsten eingesetzte und universellste Variante der FFF-Familie. Der Querfluss wird dabei durch eine semipermeable Membran oberhalb der unteren Kanalwand abgezogen (Abbildung 3). Der Trennbereich der AF4 umfasst alle Größen von etwa einem Nanometer bis zu wenigen Mikrometern.Gängige Detektoren für die FFF basieren auf statischer Vielwinkellichtstreuung (Multi-Angle Light Scattering, Mals) und dynamischer Lichtstreuung (DLS) sowie UV/Vis- oder Fluoreszenz-Detektion. Während MALS und DLS eine Aussage über die Größe der Nanomaterialien machen, geben UV/Vis- und Fluoreszenzdetektor Auskunft über deren Menge in einer Probe. Die Trennung wird in Form eines Fraktogramms dargestellt.Eine Besonderheit in der AF4 ist die Möglichkeit, extrem hohe Probevolumina zu injizieren. Die maximal injizierbare Menge ist lediglich durch die verfügbare Menge an Probevolumen begrenzt.Durch das Zusammenspiel von Injektions- und Fokusfluss wird die Probe in einem definierten Bereich oberhalb der Membran fokussiert. So reichern sich Probenbestandteile an, bis der Fokusfluss abgestellt wird und die Elution beginnt. So konzentrieren sich geringste Mengen an Nanomaterialien direkt auf dem Trennkanal, und die Nachweisstärke der AF4 steigt (Abbildung 4).<figure><img src="https://media.graphcms.com/gsT8rdAaQCS4RVrI4VUf"><figcaption><label>Abb. 4: </label>Anreicherung von Nanomaterialien im AF4-Trennkanal.</figcaption></figure>
<h2>Feldflussfraktionierung gekoppelt mit mit ICP-MS</h2>Eine besonders leistungsstarke Kombination, um Nanomaterialien in komplexen Umweltmatrizes zu trennen, zu identifizieren und zu quantifizieren, ist die Kopplung der AF4 mit Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (AF4-ICP-MS).13) Sie vereint die Anreicherung und Fraktionierung von Nanomaterialien im AF4-Trennkanal mit der Elementselektivität und Nachweisstärke der ICP-MS.Die Leistungsfähigkeit der AF4-ICP-MS wurde anhand von Nanosilber untersucht. Rheinwasser mit den Konzentrationen 321 ng·L–1 und 628 ng·L–1 wurden hergesellt und 8 mL des Wassers injiziert. Dabei ergab sich eine Bestimmungsgrenze von 14 ± 4 ng·L–1 (Ag-107 m/z, DIN 32645, Leerwertmethode). Zudem wies das Nanosilber im Rheinwasser eine um etwa fünf Minuten höhere Retentionszeit auf als Nanosilber in Reinstwasser (1037 ng·L–1) (Abbildung 5). Somit scheint Nanosilber in Rheinwasser an Stabilität zu verlieren, was zu einer stärkeren Agglomeration sowohl mit sich selbst als auch mit anderen Bestandteilen im Rheinwasser führt.<figure><img src="https://media.graphcms.com/pW1j9LbRQAZwmECIFiBg"><figcaption><label>Abb. 5: </label>Vergleich der AF4-ICP-MS-Fraktogramme (Ag-107, Masse zu Ladung, m/z) von Wasserproben: mit Spuren von Nanosilber (Größe nach TEM: 5,7 ± 2,3 nm) versetztes Reinst- und Rheinwasser.</figcaption></figure>
<h2>Standardisierte Probenvorbereitung</h2>Bei Flusswasser ist die Probenvorbereitung für die AF4 überschaubar: In der Regel reichen das Abfiltrieren von Schwebstoffen durch einen grobporigen Filter (zum Beispiel 0,22 μm oder 1 μm hydrophiles PVDF) und anschließende Ultraschallbadbehandlung. Mit steigender Komplexität der Matrizes werden auch die Anforderungen an die Probenvorbereitung anspruchsvoller. Probenvorbereitungsprotokolle reichen dabei von Verdünnung der Probenmatrix und Behandlung mit Ultraschall über enzymatischen Verdau bis hin zu Mikrowellenaufschlüssen in saurem oder alkalischem Milieu. Eine der größten Herausforderungen besteht dabei darin, störende Matrixkomponenten so weit wie möglich zu entfernen, aber gleichzeitig die physikochemischen Eigenschaften der Nanomaterialien wie Größe, Oberflächenmodifikation, Agglomerations- und Aggregationsverhalten zu erhalten. Die Methoden sind dabei ähnlich vielfältig wie die Umweltmatrizes selbst.Standardisierte Vorgehensweisen für die Probenvorbereitung von Nanomaterialien in komplexen Matrizes existieren noch nicht, erste Ansätze sind vorhanden.14)<h2>Ausblick</h2>Da Messmethoden und standardisierte Verfahren fehlen, ist es zurzeit nicht möglich, die Belastung der Umwelt mit Nanomaterialien zu bewerten. Zudem gibt es keine Standards, um Methoden zu validieren und auch kaum Standardarbeitsanweisungen (Standard Operating Procedures, SOPs). Daher sind Versuchsergebnisse bisher schlecht vergleichbar.Im Rahmen des Forschungsprojekts Nanoumwelt werden SOPs zur Probenvorbereitung, der Nanomaterial-Charakterisierung sowie für humantoxikologische Studien erarbeitet. Diese können dann als Grundlage für neue regulatorische Richtlinien oder für die Risikobewertung der Nanomaterialien im Rahmen der Chemikalienverordnung Reach dienen.<h2>Quergelesen</h2>Der Einsatz von Nanomaterialien in Produkten des täglichen Bedarfs wirft Fragen nach deren Verbleib in der Umwelt auf.Standardisierte Methoden, um Spuren von Nanomaterialien in Umweltmatrizes zu bestimmen, existieren noch nicht.Asymmetrische Fluss-Feldflussfraktionierung gekoppelt mit ICP-MS ist eine vielversprechende Methode, die Partikel zu identifizieren und zu quantifizieren.Zur umfassenden Risikobewertung von Nanomaterialien gehören Langzeitstudien im Niedrigdosisbereich. Validierte Methoden von der Probennahme bis zur Risikobewertung sind dabei erforderlich und Ziel des Projekts „Nanoumwelt“.<h2>Vitakasten</h2>Yvonne Kohl, Jahrgang 1983, studierte Lebensmittelchemie an der Technischen Universität Kaiserslautern und promovierte im Jahr 2011 an der Universität des Saarlands zu einem Thema aus der Nanotoxikologie. Seit 2007 arbeitet sie am Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT in Sulzbach und leitet dort die Arbeitsgruppe Nanotoxikologie. Ihre Forschungsschwerpunkte sind toxikologische Risikobewertung und das Verhalten von Nanomaterialien in der Umwelt.<div><img src="https://media.graphcms.com/x9bUEoUQQp2CyKLBXcsU">

</div>Florian Meier, Jahrgang 1981, studierte analytische Chemie an der Universität Ulm. Nach seiner Promotion am Institut für Analytische und Bioanalytische Chemie unter Boris Mizaikoff startete er seine berufliche Laufbahn 2014 bei der Postnova Analytics in Landsberg. In seiner Funktion als Gruppenleiter Forschung ist er dort verantwortlich für Forschungsprojekte mit externen Partnern. Aktuell ist er unter anderem Koordinator des BMBF-geförderten Forschungsprojekts Nanoumwelt.<div><img src="https://media.graphcms.com/cgHR71KQOaWqgVurkgaO">

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<ul><h2>Literatur</h2><li>
1 Amtsblatt der Europäischen Union, Empfehlung der Kommission vom 18. Oktober 2011 zur Definition von Nanomaterialien, (2011/696/EU), 2011.</li><li>
2 C. O. Hendren, X. Mesnard, J. Dröge, M. R. Wiesner, Environ. Sci. Technol. 2011, 45, 2562–2569.</li><li>
3 F. Piccinno, F. Gottschalk, S. Seeger, B. Nowack, J. Nanoparticle Res. 2012, 14, 1–11.</li><li>
4 R. B. Reed, T. Zaikova, A. Barber, et al. Environ. Sci. Technol. 2016, 50, 4018–4026.</li><li>
5 A. P. Gondikas, F. von der Kammer, R .B. Reed, S. Wagner, J. F. Ranville, T. Hofmann Environ. Sci. Technol. 2014, 48, 5415–5422.</li><li>
6 Umweltbundesamt, Hintergrund „Nanomaterialien in der Umwelt – Aktueller Stand der Wissenschaft und Regulierungen zur Chemikaliensicherheit“, Mai 2016.</li><li>
7 T. Y. Sun, N. A. Bornhöft, K. Hungerbühler B. Nowack, Environ. Sci. Technol. 2016, 50, 4701–4711.</li><li>
8 <ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://www.nanopartikel.info/projekte/laufende-projekte/nanoumwelt" target="_blank">www.nanopartikel.info/projekte/laufende-projekte/nanoumwelt</a></ext-link></li><li>
9 X. Zhu, J. Wang, X. Zhang, Y. Chang, Y. Chen, Chemosphere 2010, 79, 928–933.</li><li>
10 J. C. Giddings, Sep. Sci. 1966, 1, 123–125.</li><li>
11 M. E. Schimpf, K. Caldwell, J. C. Giddings, „Field-Flow Fractionation Handbook“ John Wiley &amp; Sons, New York, 2000.</li><li>
12 K. G. Wahlund, J. C. Giddings, Anal. Chem. 1987, 59, 1332–1339.</li><li>
13 S. Dubascoux, I. Le Hecho, M. Hassellöv et al., J. Anal. At. Spectrom. 2010, 25, 613–623.</li><li>
14 S. Wagner, S. Legros, K. Loeschner, et al. J. Anal. At. Spectrom. 2015, 30, 1286–1296.</li></ul>

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