Wirt-Gast-Komplexe zur bedarfsgerechten Dosierung AIE-aktiver Photosensibilisatoren
Kurzbezeichnung: Bedarfsgerechte Dosierung Wirt-Gast-Komplexe
Fogra-Nr. 35.016
Projektleiter: Dr. P. Stolper
Partner: wfk – Cleaning Technology Institute e.V., Krefeld
Förderung: BMWK (IGF) über DLR
Laufzeit: 01.10.2025 - 30.09.2027
Aufgabenstellung und Relevanz
In den letzten Jahren wurden immer weniger Biozide durch die Feuchtmittelkonzentrate in die Kreisläufe der Druckmaschinen eingebracht. Dadurch entsteht ein potenzielles Risiko der Verkeimung von Feuchtmittelkreisläufen. Dieses Risiko des sogenannten Biofoulings wird zudem durch die Reduktion des antimikrobiell wirksamen Isopropanols (IPA) verschärft, das Feuchtmitteln im Regelfall aufgrund seiner prozesstechnischen Vorteile (z.B. gleichmäßigere Filmbildung im Feuchtwerk) zugesetzt wird.
Im Vorgängerprojekt wurden AIE-aktive Photosensibilisatoren (AIE = Aggregations-induzierte Emmission) entwickelt, die sowohl zur Überwachung der Verkeimung als auch zur Dekontamination genutzt werden können. Allerdings war es nicht möglich, eine gleichbleibende Konzentration dieser Substanzen im Feuchtmittelkreislauf zu gewährleisten. Daher soll in diesem Projekt über Wirt-Gast-Komplexe, die an einer festen Matrix verankert sind, eine Möglichkeit entwickelt werden, nach Bedarf die Photosenisbilisatoren zu dosieren.
Ansprechpartner
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Lösungsweg
Um das Ziel des Forschungsvorhabens zu erreichen, sind folgende Schritte notwendig:
- Amphiphile Wirt-Monomere werden synthetisiert und charakterisiert.
- Die mittels 3D-Druck herzustellende Trägermatrix wird entwickelt.
- Durch Computersimulation erfolgt die Optimierung der Freisetzungskinetik der AIEs aus den Wirtsmonomeren.
- Mit Laboruntersuchungen werden Untersuchung bezüglich des Einflusses von Feuchtmittelinhaltsstoffen auf das Freisetzungsverhalten der AIEs durchgeführt.
- Die Materialkompatibilität der AIEs mit Materialien aus Druckmaschinen wird gemäß der Feuchtmittelfreigabeprüfung sichergestellt.
- Zum Nachweis der Kompatibilität des Dosiersystems mit Druckprozessen erfolgen Technikumsversuche in einer Druckmaschine
- Im Rahmen von Praxisuntersuchung wird die Funktion und Anwendbarkeit in Praxisbetrieben untersucht.
- Neben der Erarbeitung eines Konzepts zur Integration der entwickelten Dosiersysteme in Feuchtmittelkreisläufe wird auch eine Pflegeanleitung verfasst.
Angestrebte Ergebnisse
Ziel dieses Forschungsprojektes ist die Entwicklung von Wirt-Gast-Komplexen, die konzentrationsabhängig AIE-aktive Photosensibilisatoren freisetzen und so deren konstante Konzentration im Feuchtmittelkreislauf sicherstellen. Bei den Wirtsystemen handelt es sich um ringförmige Strukturen, in deren Innerem die AIE-aktiven Photosensibilisatoren über reversible Bindungen immobilisiert werden (Ausbildung von Wirt-Gast-Komplexen). Wirt-Gast-Komplexe stehen immer in einem Gleichgewicht mit den freien Komplexpartnern, wobei die Geschwindigkeit, mit der die Freisetzung von Gästen aus den Wirtsystemen erfolgt, mit steigender Bindungsstärke der Wirt-Gast-Komplexe sowie mit steigender Konzentration an freien Gästen abnimmt.
Um eine bedarfsgerechte Freisetzung/Dosierung der Photosensibilisatoren zu erzielen, werden die Bindungsenergien der von den Photosensibilisatoren mit unterschiedlichen Wirtsystemen gebildeten Wirt-Gast-Komplexe berechnet und Simulationen zur Ermittlung der Freisetzungskinetik durchgeführt.
Durch die bedarfsgerechte Dosierung der Photosensibilisatoren lässt sich mit dem im IGF-Vorläufer-Projekt 01IF22784N (AIE-aktive Photosensibilisatoren zum Monitoring und zur Minimierung der mikrobiellen Kontaminationen im Feuchtmittelkreislauf) entwickelten Verfahren dauerhaft eine Minimierung der mikrobiellen Kontaminationen im Feuchtmittelkreislauf realisieren.