Bioaktive Funktionstextilien
Projektleiter: Dr. Katrin Römhild
Projektnummer: 49MF210205
Laufzeit: 01.05.2022 – 31.10.2024
Aufgabenstellung
Ziel des Projektes war die Entwicklung eines technischen Verfahrens zur Herstellung von Funktionstextilien, bevorzugt auf Cellulosebasis, mit bioaktiven und/oder bio-katalytischen Eigenschaften, die durch die Immobilisierung von entsprechenden Proteinen und /oder Enzymen an Fasern oder Flächengebilden hergestellt werden. Grundlegend sollte für die entsprechende Immobilisierung der Enzyme und Proteine eine chemische Umsetzung mit dem Cellulose-Grundgerüst erreicht werden. Bei der Reaktionsführung wurden auf möglichst einfache und technisch gängige Möglichkeiten, wie einer heterogenen Umsetzung, der Anbindung in wässrigen Medien, Vermeidung von Mehrstufensynthesen, orientiert.
Ergebnisse
Im Fokus standen verschiedene Vernetzungsreaktionen mit unterschiedlichen Proteinen wie Gelatine, Soja, Keratin und Glucoseoxidase als Model-Enzym. Als Reagenzien wurden sowohl typische Proteinvernetzer als auch typische Agentien zur Oberflächenausrüstung verwendet und die Bedingungen für eine permanente Anbindung eruiert. Dabei gelang es, mit unterschiedlichen Agentien, in Waschversuchen nichtauswaschbare Beschichtungen mit Proteinen herzustellen. Für das Enzym wurden insbesondere Agentien gewählt bei denen keine Nachbehandlung mit erhöhter Temperatur notwendig ist. Für die Fasern an denen eine Enzymanbindung erfolgreich war, konnte eine eindeutige H2O2 Exposition und die Hemmung des Bakterienwachstum von S. aureus Bakterien nachgewiesen werden (siehe auch Abbildung ). Die angebundenen Proteine verändern zudem die Oberflächentextur der Textilien, was auch fühlbar ist. Es wurde zudem eine maximal mögliche Menge an Protein in Abhängigkeit vom verwendeten Protein an der Faseroberfläche festgestellt.
Anwendung
Der Einfluss der angebundenen Proteine wurde für unterschiedliche Anwendungsfälle getestet. Im Fokus standen Textilien, wie Putztücher, Baumwollvliese zur Flammfestausrüstung und Baumwollgewebe für Pflasteranwendungen. Untersucht wurde unter anderem das Pilling-Verhalten, die Feuchteaufnahme und -abgabe, das Wasserrückhaltevermögen, der Wärmetransport und der Einfluss auf die Wundheilung. Effekte sind prinzipiell nachweisbar, doch bei den Proteinen wie Soja, Keratin und Gelatine relativ gering ausgeprägt. So konnte nach ISO 3795 die Flammfestigkeit deutlich mit Keratinen gesenkt werden, jedoch erst nach Zugabe weiterer Additive werden selbstlöschende Eigenschaften erreicht. Sehr gut nachweisbar ist die Effektivität der Enzymanbindung über die Wasserstoffperoxidproduktion. Eine Anwendung sind antimikrobielle Ausrüstungen.
