Das biologisch abbaubare Material Nanocellulose bietet einen vielversprechenden Ansatz, um schwer abbaubare Materialien zu ersetzen, dadurch Plastikmüll zu reduzieren und somit einen möglichen Ausweg aus der Mikroplastikproblematik in der Umwelt zu eröffnen. Darüber hinaus weisen mehrere Untersuchungen darauf hin, dass Nanocellulose mit anderen Polymeren und Papier besser verträglich ist und daher im Recyclingprozess unproblematischer ist und zu einer höheren Recyclatqualität führt als üblicherweise verwendete Materialien.
Aktuell existieren große Wissenslücken bei der Frage nach Aus- und Wechselwirkung von anderen Nano-/Mikrostrukturen aus Cellulose, wie z. B. Nanocellulosekristalle und Nanocellulosefasern. Die Toxizität dieser Materialien hängt stark von ihrer Form und Größe, der Oberflächenchemie und der Qualität des Herstellungsprozesses (Verunreinigungen) ab. Vorläufige Ergebnisse weisen auf eine geringe dermale und orale Toxizität hin, sind jedoch widersprüchlich in Bezug auf die Toxizität nach Inhalation.
Vor diesem Hintergrund verfolgt das BMBF-geförderte Verbundvorhaben "NanoCELL" das Ziel, Nanocellulosematerialien herzustellen, standardisierte Analysemethoden und -strategien zu entwickeln, um die Nanocellulose entlang ihres Lebenszyklus zu analysieren. So soll u. a. die Leistungsfähigkeit Nanocellulose-verstärkter Folien und Beschichtungen hinsichtlich ihrer Barriereeigenschaften gegenüber Sauerstoff und Mineralölen untersucht werden. Darüber hinaus werden standardisierte Analysestrategien, von der Probenvorbereitung bis zur physikalisch-chemischen Charakterisierung der Nanocellulose in komplexen Matrizes wie Speichel oder Darmflüssigkeit, entwickelt.
Ein weiterer Aspekt ist die toxikologische Evaluierung der Nanocellulose. Beispielsweise wird der Transport von Nanocellulose über die gastrointestinale Barriere simuliert und die Aufnahme von Nanocellulose in humane Zellen sowie der chemische Abbau in Abhängigkeit von der Partikelgröße und weiteren Partikeleigenschaften experimentell untersucht. Parallel werden intelligente Teststrategien auf Basis neuartiger In-vitro- und In-silico-Verfahren zur Vorhersage von Materialrisiken entwickelt.
Die Hauptaufgabe des Fraunhofer-Instituts für Biomedizinische Technik IBMT in diesem Verbundprojekt ist die Untersuchung der toxikologischen Wirkung von Nanocellulose unter Anwendung neu entwickelter Zellmodelle z. B. für den Gastrointestinaltrakt und die Lunge sowie chipbasierter Hochdurchsatzverfahren.
COMPAMED.de; Quelle: Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT
