Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

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

 

Die ca. 8.000 Betriebe der Druckindustrie (vorwiegend KMU) haben hohe Aufwendungen, die aus der regelmäßigen Reinigung und Pflege der Feuchtmittelkreisläufe von Offset-Druckmaschinen zur Vermeidung von Biofilmbildung oder der Beauftragung von Reinigungsdienstleistern (ca. 24.600 Betriebe, vorwiegend KMU), für welche diese Dienstleistungen ein hohes wirtschaftliches Potenzial haben, entstehen. Die Verkeimung von Feuchtmittelkreisläufen wird durch stetig reduzierten Einsatz von Isopropanol immer kritischer. Hinzu kommt die neue Einstufung von konventionell eingesetzten Bioziden, die dazu führt, dass Feuchtmittelzusätze nur noch geringe Mengen biozider Substanzen aufweisen. Diese Umstände machen es notwendig, antimikrobielle Substanzen nur in spezifisch bedarfsgerechter Dosierung in Feuchtmittelkreisläufen freizusetzen, um Biofilmbildung zu unterbinden und kosten- und zeitintensive Reinigungsarbeiten zu minimieren. Daher soll im Rahmen des beantragten Forschungsprojektes ein von Mikroorganismen degradierbares Hydrogel zur on-demand-Freisetzung antimikrobieller Peptide in Feuchtmittelkreisläufen aus leicht verfügbaren und kostengünstigen Rohstoffen entwickelt werden. Das System besteht aus einem neuartigen, durch mikrobielle Enzyme degradierbaren 3D-gedruckten Hydrogelnetzwerk mit eingebetteten DNA-Polyacrylamid-Mikrokapseln, die mit antimikrobiellen Peptiden beladen sind. Die beladenen Mikrokapseln werden über eine Aptamer-vermittelte Hybridisierungskettenreaktion mit einer DNA-Polyacrylamidhülle versehen und durch zu entwickelnde Anker-Aptamere an das Hydrogelnetzwerk gebunden. Die Mikrokapseln verhindern eine unkontrollierte Freisetzung der antimikrobiellen Peptide 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.