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On-demand-Inaktivierung mikrobieller Kontaminationen im Feuchtmittelkreislauf von Offset-Druckmaschinen mit 3D-gedruckten, biodegradierbaren Hydrogelen

Kurzbezeichnung: On-demand-Inaktivierung

Fogra-Nr. 32.175
Projektleiter: Dr. P. Stolper
Partner: wfk – Cleaning Technology Institute e.V., Krefeld
Förderung: BMWi (IGF) über AiF
 

Laufzeit: 01.02.2021 - 31.01.2023

Aufgabenstellung und Relevanz

Druckereien müssen hohe finanzielle Aufwendungen stemmen, da bei Feuchtmittelkreisläufen von Offset- Druckmaschinen regelmäßig großer Reinigungs- und Pflegeaufwand betrieben werden muss, um Biofilmbildung zu verhindern. Die Verkeimung von Feuchtmittelkreisläufen wird durch den stetig reduzierten Einsatz von Isopropanol immer kritischer. Hinzu kommt die neue Einstufung von konventionell eingesetzten Bioziden als Gefahrstoff durch die ECHA (Europäische Chemikalien Behörde), die dazuführt, dass Feuchtmittelzusätze nur noch geringe Mengen solcher Substanzen aufweisen.

Diese Umstände machen es notwendig, antimikrobielle Substanzen nur in spezifisch bedarfsgerechten Dosierungen in Feuchtmittelkreisläufen freizusetzen, um Biofilmbildung zu unterbinden und kosten- und zeitintensive Reinigungsarbeiten zu minimieren. Das Ziel dieses Forschungs­projektes ist die Entwicklung eines Trägersystems mit darin verankerten antimikrobiellen Substanzen, das durch Kontamination abgebaut werden kann und somit die Wirksubstanzen freisetzt.

Dr. Philipp Stolper

Abteilungsleiter Material & Umwelt

+49 89 431 82 - 354

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Lösungsweg

Um das Ziel des Forschungsvorhabens zu erreichen sind folgende Schritte notwendig:

  • Entwicklung einer 3D gedruckten Trägerstruktur, die biodegradierbar ist und eine aureichend große Oberfläche aufweist

  • Entwicklung der Kapselstrukturen und der notwendigen Aptamere zur Freisetzung bei Kontakt mit mikrobiellen Kontaminanten

  • Herstellung eines aktiven Hydrogels

  • Erprobung der entwickelten Strukturen in realen Feuchtmittelkreisläufen

Angestrebte Ergebnisse

Im Rahmen des Forschungsprojektes wird ein von Mikroorganismen degradierbares Hydrogel zur On-Demand-Freisetzung antimikrobieller Peptide in Feuchtmittelkreisläufen aus leicht verfügbaren und kostengünstigen Rohstoffen entwickelt. Das System besteht aus einem neuartigen, enzymatisch abbaubaren 3D-gedruckten Hydrogelnetzwerk mit eingebetteten DNA-Polyacrylamid-Mikrokapseln, die mit antimikrobiellen Peptiden beladen sind.

Die Mikrokapseln verhindern eine unkontrollierte Freisetzung dieser Wirkstoffe ins Feuchtmittel. Bei Kontamination mit Bakterien wird das Hydrogel degradiert, was zur Öffnung der Kapseln und zur lokalen bedarfsgerechten Freisetzung der antimikrobiellen Peptide und somit zur Inaktivierung mikrobieller Kontaminationen führt.