Seed2Fiber – Material- und Technologieentwicklung für pflanzenproteinbasierte Nanofasermaterialien
- Projektbeginn: 11/2017
- Förderprogramm: F&E-Richtlinie des Landes Sachsen-Anhalt
- Bearbeitungszeitraum: 01.11.2017 – 31.10.2020
Ausgangslage
Nanotechnologie gewinnt in Medizin und Technik zunehmend an Bedeutung. Ein bisher nahezu ungenutztes Potenzial zur Herstellung von Nanofasermaterialien bieten Nebenerzeugnisse der Lebensmittelindustrie, die in großen Mengen anfallen und reich an Proteinen sind, ölschrote oder Presskuchen der Pflanzenölgewinnung.
Die vor allem in den letzten Jahren besonders stark weiterentwickelte Technik des Elektro-pinnens/Elektro-Spinnings bietet in diesem Zusammenhang die Möglichkeit, isolierte Proteine aus pflanzlichen Nebenerzeugnissen zu Nanofasern zu verarbeiten. Proteinbasierte Nanofasermaterialien haben unterschiedlichste Einsatzmöglichkeiten und können für die entsprechende Anwendung auf der Mikrostrukturebene angepasst werden, worin ein deutlicher Vorteil gegenüber klassischen Proteinfilmen, die mittels Gieß- und Trocknungsverfahren hergestellt werden, begründet liegt. Auch in der Pharmaindustrie können derartige Materialien beispielsweise für pflanzliche Proteinvliese als Gerüstsubstanzen verwendet werden und dabei Matrices tierischen Ursprungs, z.B. Gelatine, ersetzen.
Industrielle Anwendungsmöglichkeiten
Das Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung einer Technologieplattform zur Herstellung von anpassbaren, proteinbasierten Nanofasermaterialien aus nachwachsenden und einheimischen pflanzlichen Rohstoffen. Für ausgewählte Proteine werden antivirale, antibakterielle und antifugale Wirkungen ausgewiesen. Die Technik des Elektro-pinnens/Elektro-Spinnings soll genutzt werden, um aus den isolierten Proteinen durch Etablierung einer geeigneten Technologie Nanofasermaterialien zu erzeugen. Das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS verfügt über Versuchsanlagen zur Faser- und Vliesherstellung und wird Entwicklungsarbeiten zur Verarbeitung der Proteine übernehmen.
Ausgehend von der Proteingewinnung sollen hoch gereinigte oberflächenaktive Proteine funktionalisiert werden, aus denen Vliese hergestellt werden, die chemische Schadstoffe, Aromaten und Mikroorganismen binden können. Durch Modifizierungen der Proteine sind aktive Gruppen am Ende der Aminosäurekette freizulegen oder anzukoppeln. Dafür wird die Gewinnung von hochreinen Proteinfraktionen aus den nachwachsenden und einheimischen Rohstoffen Raps, Bohnen und Linsen durch die Variation von Prozessbedingungen untersucht.
