Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Mikroverkapselung für die Vektorschutzausrüstung von Textilien

Vektor-übertragene Krankheiten verursachen vor allem in tropischen Ländern aber auch in mitteleuropäischen Breiten tödliche oder chronische Infektionen. Maßnahmen zur Verhinderung einer Ansteckung zielen u.a. darauf ab den direkten Kontakt mit dem Vektor zu verhindern, insbesondere durch textile Barrieren. Diese können in ihrer Wirkung durch die Imprägnierung mit Repellentien verbessert werden. Es gib einen erheblichen Bedarf an Vektorschutzausrüstungen, die die erforderliche Permethrin-Menge evaporieren und eine hohe Permanenz aufweisen. Dies soll hier durch neuartige und umweltfreundliche SiO2-Mikrokapseln mit Permethrin als Modellwirkstoff erzielt werden.

Die Herstellung der SiO2-Kapseln verläuft Tensid-frei und basiert auf der Amphiphilie des eingesetzten Precursors, der mittels Grenzflächenkondensation eine SiO2-Hülle bildet. Durch die gezielte Auswahl der Prozessbedingungen sollen die für die Freisetzung wichtigen Parameter kontrolliert werden. Barriereeigenschaften und Waschpermanenz sollen durch die Co-Verkapselung in Wachse gesteigert werden. Das Vorhaben gliedert sich in 4 Arbeitspakete:

1) Entwicklung des Mikroverkapselungsverfahrens für den Wirkstoff Permethrin im Labormaßstab,

2) Untersuchung der Korrelation zwischen Kapseleigenschaften und der damit erzielten Freisetzung,

3) Fixierung der Kapseln auf textile Oberflächen und Untersuchung des Einfluss des Binders auf die Freisetzung,

4) Testung der Ausrüstung auf Permanenz und Abwehr einer Mückenart.

Als Anwendungsfelder werden Arbeitsschutzkleidung, Outdoor-Textilien und der Heimtextilen gesehen. Mit der flexiblen und umweltfreundlichen Verkapselungstechnologie soll ein Beitrag für die Wettbewerbsfähigkeit der KMU geleistet und ihre Anschlussfähigkeit befördert werden. In diesem Zusammenhang ist besonders hervorzuheben, dass die deutschen KMU derzeit im Bereich der Vektorschutz-Ausrüstung nicht nennenswert auf dem internationalen Markt vertreten sind.

Ergebniszusammenfassung:

Das Vorhaben befasste sich mit der Anwendung der am DWI entwickelten tensidfrei herzustellenden SiO2-Mikrokapseln als Träger eines Repellenz und ihrer Anwendung auf Geweben für den textilen Vektorschutz. Die Kapselgrößen konnten im Bereich zwischen ≤ 1 und 10 µm eingestellt werden, der für die Textilausrüstung gut geeignet ist. Durch Variation der Prozessparameter und der eingesetzten Precursorpolymer-Varianten konnten der innere Aufbau der dargestellten SiO2-Mikrokapseln sowie die Schalendicken gezielt beeinflusst werden. Die Herstellung der SiO2-Mikrokapseln konnte skaliert werden, die Kapseln wiesen Wirkstoffgehalt von 43 % auf. Es konnte eine Korrelation zwischen Kapseleigenschaften und Freisetzung hergestellt werden, so ist z.B. bei den SiO2-Mikrokapseln mit Kern-Schale-Geometrie die Evaporation umso stärker reduziert wurde, je je dicker die Kapselschalen sind Für die Fixierung der Kapseln auf textile Oberflächen erwies sich der Auftrag der Permethrin-haltigen SiO2-Mikrokapseldispersionen mittels Foulardieren als Methode der Wahl. Der Flächenauftrag an Permethrin korrelierte mit der Menge an Kapseln in der Formulierung, bei einer Menge von 30 g/l Permethrin-haltigen SiO2-Mikrokapseln in der Formulierung wurde mit 1.365,6 g/m² ein Flächenauftrag erhalten, der den Anforderungen der WHO entspricht. Durch die Verkapselung konnte die Permanenz des verkapselten Wirkstoffes gegenüber Umwelteinflüssen und insbesondere die UV-Stabilität verbessert werden. Bei der textiltechnischen Prüfung der ausgerüsteten Gewebeproben wurde gefunden, dass diese durch die Ausrüstung mit dem Binder verändert und dieser Effekt durch die SiO2-Mikrokapseln nur marginal beeinflusst wird, so z.B. hinsichtlich der für die Griffeigenschaften und Drapierbarkeit sowie der Haptik und taktile Wahrnehmung der Gewebe. Die Bioaktivität der Gewebeproben gegenüber Aedes Aegypti war umso höher, je höher die Konzentration der Permethrin-haltigen SiO2-Mikrokapseln in der eingesetzen Formulierung war.