Die Initiativen

TAP - Thüringer Applikationsplattform für homogene Polysaccharidchemie - Jena

Die WK-Potenzial Initiative

 

 

Die homogene Cellulosechemie, d.h. das Auflösen des Biopolymers Cellulose und die chemische Modifizierung im gelösten Zustand, hat das Potenzial, völlig neue Polymerwerkstoffe, Trägermaterialien oder bioaktive Derivate zu liefern. Dennoch ist die Homogenchemie bis heute nicht kommerziell etabliert, da einerseits nichttoxische preiswerte Medien fehlen, um Cellulose effizient zu lösen und andererseits die verfügbaren komplexen Lösungsmittelsysteme für Cellulose nicht wiederverwendbar sind. Hier setzt die Thüringer Applikationsplattform für homogene Polysaccharidchemie (TAP) an.

Die Ziele

Das Ziel der WK-Potenzial-Initiative ist es, am Beispiel von zwei vollständigen Verwertungsketten die homogene Cellulosechemie technisch zu etablieren. Im Rahmen des Projektes werden dazu die Grundlagen für die industrielle Herstellung von Aminocellulosen ausgehend von Lösungen des Polymers erforscht und für die Überführung der Synthesen in den technischen Maßstab vorbereitet.  

Die Projekte

Das Verbundprojekt wird sich mit dem Recycling bekannter Celluloselösungsmittel beschäftigen und neue Lösungsmittel, vor allem organische Salzschmelzen, entwickeln, die für die homogene Modifizierung der Cellulose nutzbar sind. Eine wichtige Produktklasse, welche nur unter homogenen Reaktionsbedingungen definiert produziert werden kann, sind die biologisch aktiven und auf Oberflächen gut aufziehenden Aminocellulosen. Daher werden im Projekt kommerziell aussichtsreiche Strategien zur homogenen Herstellung von Aminocellulosen erforscht und es wird die Überführung der Methode in den technischen Maßstab, d.h. zur Gewinnung von Mengen von über einem Kilogramm, vorbereitet.

Dazu müssen mittels spezieller physiko-chemischer Techniken (rheologische und rheooptische Studien) Daten für die Maßstabsvergrößerung der Syntheseschritte generiert werden, die beispielsweise die Zähigkeit und das Fleißverhalten der Reaktionslösungen beschreiben. Auf dieser Basis werden technologisch nutzbare Verfahren für die Auflösung der Cellulose und die homogene Umsetzung zu Cellulosederivaten erarbeitet. Integrativer Bestandteil dieser Forschungen sind die detaillierte Produktanalyse und das Lösungsmittelrecycling.

So hergestellte Aminocellulosen mit definiertem Eigenschaftsprofil sollen in kosmetischen Formulierungen eingearbeitet werden, die zu marktfähigen Produkten wie Shampoos oder Lotionen führen können. Dazu sind neuartige Analysenmethoden zur Bestimmung der Biokompatibilität und die Biofunktionalität, z.B. die hämostatische Wirkung der homogen hergestellten Derivate nötig. Diese Methodik wird im Rahmen der Initiative entwickelt. In einer zweiten Verwertungslinie ist das Strukturbildungspotenzial der homogen synthetisierten Aminocellulosen Gegenstand der Forschung, wobei die gute Oberflächenaffinität für die Beschichtung von kommerziellen Formkörpern, etwa in Extraktionssäulen, genutzt werden soll, die in der Biotechnologie Einsatz finden. Die erhaltenen Kompositmaterialien kommen, nach Kopplung mit Antikörpern, in Bioextraktionsverfahren zur Anwendung, die in der Lebensmittelchemie bzw. -analytik benötigt werden und können hier ein neues Marksegment erschließen.

Die Partner

  • Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie, Kompetenzzentrum Polysaccharidforschung
  • Universitätsklinikum Jena, Klinik für Dermatologie
  • Ostthüringer Material Prüfgesellschaft für Textil und Kunststoffe mbH (OMPG), Rudolstadt
  • Forschungszentrum für Medizin und Biotechnologie GmbH (fzmb), Bad Langensalza
  • Gebr. Ewald GmbH, Nahetal-Waldau

Kontakt

Prof. Dr. Thomas Heinze/Dr. Tim Liebert
Friedrich-Schiller-Universität Jena
Institut für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie
Humboldtstraße 10
07743 Jena
Tel.: 03641 948-270/-277
E-Mail: thomas.heinze[at]uni-jena.de; tim.liebert[at]uni-jena.de


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