Rozpoczęto projekt badawczy dotyczący opracowania bezfluorowego środka hydrofobizującego do tekstyliów

Rys. 1: Studium wykonalności – Tekstylia na bazie celulozy zostały wyposażone w zielono-fluorescencyjny marker białkowy, do którego przyczepiono kotwicę celulozową. Bawełna (z lewej), wiskoza (w środku), kontrola negatywna = zielono-fluorescencyjny protein bez kotwicy celulozowej (z prawej). © Instytut Hohenstein

Rys. 2: Tekstylia wodoodporne (hydrofobowe). © Instytut Hohenstein

Instytut Hohenstein w Bönnigheim oraz Instytut Fraunhofer ds. Technologii Granic i Biotechnologii IGB w Stuttgarcie (z jego oddziałem BioCat w Straubingu) ogłaszają rozpoczęcie interdyscyplinarnego projektu badawczego, który na podstawie naturalnych białek opracuje nowatorskie wykończenie tekstyliów o właściwościach wodoodpornych i zabrudzeniowych. Ma ono służyć jako alternatywa dla toksycznego i kontrowersyjnego uszczelniania za pomocą chemikaliów per- i polyfluorowanych. Celem wspólnego projektu (nr IGF-18884 N) jest ekonomicznie i zrównoważenie stabilna funkcjonalizacja tekstyliów jako zamiennik dla obecnie szeroko stosowanych powłok fluorowęglowych. Dzięki celowemu połączeniu dziedziny biotechnologii z nauką o tekstyliach, naukowcy liczą na skuteczną realizację założonych celów projektu.

Przedstawione podejście w ramach projektu ma być realizowane wyłącznie za pomocą hydrofobowych (wodoodpornych) białek, tzw. hydrophobiny. Białka te występują naturalnie w ścianach komórkowych grzybów, gdzie pełnią funkcję odpychającą wodę. W trakcie projektu naukowcy zamierzają biotechnologicznie wyprodukować te grzybowe białka, a następnie nanieść je na tekstylia.

Podstawą jest zasada, aby hydrofobowe białka były wyposażone w „kotwicę”, która może selektywnie i stabilnie wiązać się z włóknami celulozowymi. Takie „kotwice” są również dostępne w naturze, np. w enzymach rozkładających celulozę (tzw. celulazach), które pomagają wielu grzybom i bakteriom rozkładać biomateriał w celu pozyskania składników odżywczych.

W ramach studium wykonalności Instytutów Hohenstein i Fraunhofer, już zrealizowano zasadę „wyposażenia w kotwicę-białko”. Udało się dotychczas stabilnie wiązać za pomocą zielono-fluorescencyjnego markera białka na bazie celulozy na różnych tekstyliach.

Właściwości wodoodporne i zabrudzeniowe tekstyliów mają kluczowe znaczenie, zwłaszcza dla produktów outdoorowych, tekstyliów technicznych, tekstyliów operacyjnych, a także w ochronie włókien przed mikrobiologicznym rozkładem, np. w motoryzacji. Obecnie te właściwości są głównie uzyskiwane za pomocą chemicznych powłok fluorowęglowych, które są klasyfikowane jako trwałe organiczne zanieczyszczenia. Powłoki fluorowęglowe mogą być wchłaniane przez ludzi i zwierzęta przez żywność i wodę pitną, a ich związki gromadzą się w organach. Ze względu na zagrożenia dla ludzi i środowiska, rośnie presja ze strony mediów i konsumentów na alternatywne rozwiązania tekstylne z pożądanymi właściwościami. Dlatego też przejście od powłok fluorowęglowych do alternatywnych substancji i metod stanowi istotne wyzwanie dla przemysłu tekstylnego. Oparte na białkach rozwiązanie tekstylne stanowi alternatywną metodę hydrophobizacji, która jest jednocześnie ekonomiczna, zrównoważona i bezpieczna dla zdrowia.

Projekt wspólnotowy jest wspierany przez komitet doradczy, składający się z przedstawicieli przemysłu tekstylnego i biotechnologicznego. Od początku brana jest pod uwagę przemysłowa wykonalność i opłacalność nowo opracowanej metody wykończenia.

Oddział BioCat Instytutu Fraunhofer w Straubingu koncentruje się głównie na systemach biokatalizy i fermentacyjnej produkcji substancji biologicznych. Obecnie tam produkuje się odpowiednie białka fuzyjne z hydrofobowego białka i kotwicy celulozowej, które nadają się do wykończenia tekstyliów zawierających celulozę, takich jak bawełna, wiskoza, modal czy lyocell.

Instytut Hohenstein w Bönnigheim należy do najważniejszych, niezależnych instytucji badawczych i kontrolnych w sektorze tekstylnym. Zintegrowany dział nauk o życiu, nazwany William-Küster-Institut für Hygiene, Umwelt und Medizin, zajmuje się licznymi kwestiami tekstylnymi w projekcie – od doboru odpowiednich wzorów tekstylnych na bazie celulozy, przez wykończenie tekstyliów za pomocą białek, aż po charakterystykę wykończonych wzorów. Naukowcy badają zarówno funkcjonalność i odporność na pranie powłoki białkowej, jak i inne aspekty, takie jak oddychalność, biokompatybilność, przyjazność dla środowiska, a ostatecznie także biodegradowalność wykończonych wzorów tekstylnych.