Obvazy z bakteriálního alginátu

Obrázek 1: Alginate-viskózová vlákna vyrobená s použitím bakteriálního alginátu. © Hohenstein Institut / Obrázek 1: Alginate-viskózová vlákna vyrobená s použitím bakteriálního alginátu. © Hohenstein Institut

Obr. 2: Obvaz (netkaná textilie/vlákno) z alginátových vláken bakteriálního původu. Bakteriální alginátové netkané materiály absorbují až o 70 % více tekutiny než mořské alginátové netkané materiály. © Hohenstein Institut / Obr. 2: Obvaz (netkaná textilie/vlákno) vyrobený z alginátových vláken odvozených od bakterií. Bakteriální alginátové netkané materiály absorbují až o 70 % více tekutiny než mořské alginátové netkané materiály. © Hohenstein Institut

V rámci společného projektu „AlBioTex“ vědci z institutu Hohenstein, společnosti B.R.A.I.N AG („BRAIN AG“; ISIN DE0005203947 / WKN 520394) a společnosti Kelheim Fibres GmbH úspěšně dokončili vývoj obvazových materiálů z bakteriálního alginátu. Cílem projektu (registrační číslo 031A126 v programu BMBF BioIndustrie 2021) bylo vyvinout biotechnologický proces výroby alginátu a zpracovat jej na vláknové produkty pro obvazy. Při tom sloužil jako přirozený zdroj alginátu půdní bakterie Azotobacter vinelandii. Tak bylo možné obejít složitou a nákladnou výrobu biopolymeru z hnědých řas a nahradit ji udržitelným biotechnologickým procesem.

Ve výzkumné síti se podílely instituce Hohenstein Institut für Textilinnovation gGmbH z Bönnigheimu (William-Küster-Institut für Hygiene, Umwelt und Medizin), bioekonomická společnost BRAIN AG z Zwingenbergu, světově přední výrobce speciálních viskózních vláken Kelheim Fibres GmbH a výrobce vysoce specializovaných textilních materiálů pro medicínskou techniku společnost rökona Textilwerk GmbH z Tübingen. Díky interdisciplinární spolupráci výzkumných partnerů se poprvé podařilo zmapovat kompletní výrobní a zpracovatelský proces od biotechnologické výroby bakteriálních alginátů přes výrobu vláken až po výrobu textilních povrchů.

Alginát je biopolymer (polisacharid) složený z glykosidicky propojených monomerů guluronové a manuronové kyseliny. Industriální spektrum použití tohoto biopolymeru je určeno právě pořadím a poměrem těchto dvou cukerných stavebních bloků. Zejména použití v obvazových materiálech je velmi žádané díky dobré biokompatibilitě alginátu, jeho vysoké schopnosti absorbovat tekutiny a jeho hojivým vlastnostem.

Obvyklý alginát získaný z řas se výrazně liší ve složení svých cukerných složek v důsledku vlivů prostředí. Vyžaduje složitou úpravu, aby bylo možné získat vysoce čistý a biochemicky definovaný alginát, například pro medicínské použití. Biotechnologická výroba alginátu však nabízí možnost syntetizovat biopolymer s definovanými vlastnostmi a stálou kvalitou pro použití v medicínských výrobcích.

Chov půdní bakterie a biotechnologický výrobní a izolační proces bakteriálních alginátů bylo možné zavést, optimalizovat a standardizovat v rámci výzkumného projektu zahájeného v roce 2013. Díky cílené optimalizaci biosyntézy alginátu bakteriemi se vědcům podařilo zlepšit složení, vlastnosti a výnos alginátu. Tím mohli vyrábět na míru přizpůsobené algináty, které jsou zvláště vhodné pro výrobu vláken určených pro použití v medicíně. Na pilotní zařízení mohli výzkumní partneři spřádat alginátová vlákna i viskózní alginátová vlákna a následně je zpracovat v rámci zavedeného procesu na inovativní netkané textilie nebo obvazy. Při testech nových obvazových materiálů přesvědčily biotechnologické alginátové produkty výrazně lepší schopností absorbovat tekutiny ve srovnání s komerčně dostupnými mořskými alginátovými obvazy. Bakteriální obvazy pojmuly až o 70 % více tekutiny než mořské obvazy.

"Výsledky dosažené v úspěšném ukončeném výzkumném projektu tvoří základ pro začlenění bakteriálního alginátu do průmyslové výroby," uvádí Dr. Guido Meurer, člen vedení společnosti BRAIN AG. "Dalším cílem do budoucna je definovat další oblasti použití bakteriálního alginátu a tím otevřít nové trhy pro na míru šité „special-Alginate“," doplňuje Dr. Daniela Beck z Kelheim Fibres. "Variabilita a optimalizace vlastností materiálu alginátu dosud nebyly nebo jen za velmi velkých nákladů možné. Díky využití biotechnologie již nic nebrání rozmanitému použití alginátu v oblasti textilních specialit," těší se prof. Dirk Höfer z Hohensteinových institutů.

Průmyslové podniky, které mají zájem o produkty z biotechnologicky vyráběného alginátu, jsou zvány, aby se podílely na úspěších výzkumné spolupráce. K dispozici je řada možných oblastí použití pro licencování technologie.