Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGBDurch chemische Modifizierung passen wir Biopolymere, wie Gelatine, Chitosan oder Inulin, gezielt an unterschiedliche Bedürfnisse an. Durch das Anbringen verschiedenster chemischer Funktionen, wie Methacrylgruppen, Thiogruppen und Benzophenone, können wir somit zum Beispiel die Viskosität, die Löslichkeit oder die Ladung des Biopolymers zielführend verändern, wodurch Prozesse nachhaltiger und effizienter gestaltet werden können.
Chemische Modifizierung von Biopolymeren.
© Fraunhofer IGB
Modifizierung von Biopolymeren
Modifizierungsreaktion im 1L- Reaktor.
Modifizierungsverfahren
Um eine optimale Umsetzung und variable Modifizierungsgrade der Biopolymere zu erreichen, können verschiedene Parameter bei der Modifizierung beliebig angepasst werden, wie beispielsweise die Temperatur, der pH-Wert durch die Verwendung eines Puffers oder eines Titrators oder auch die Dosierung der Reagenzien. Des Weiteren nutzen wir die Möglichkeit der Modifizierung unter Schutzgas oder Vakuum (bei sauerstoffempfindlichen Reagenzien) oder auch unter UV‑Ausschluss (bei lichtempfindlichen Reagenzien).
Aufreinigung modifizierter Biopolymere über ein Tangentialflusssystem.
Verschiedene Aufreinigungsmöglichkeiten, wie die Dialyse oder die Tangentialflussfiltration garantieren, des Weiteren eine zügige Eliminierung unerwünschter Verunreinigungen im Produkt. Temperaturarme Trocknungsverfahren wie die Gefriertrocknung oder die Sprühtrocknung sorgen dabei für eine schonende Trocknung der modifizierten Biopolymere und ermöglichen den Erhalt des Produkts in verschiedenen Formen, z. B. als Pulver.
Zusätzlich können die Modifizierungen in verschiedenen Maßstäben durchgeführt werden, von wenigen Milligramm bis zu 100 Gramm, abhängig vom jeweiligen Biopolymer.
Gefriertrocknung modifizierter Biopolymere.
Anwendungen
Durch das Anbringen vernetzbarer oder hydrophober Gruppen beispielweise können stabilere und unlöslichere Systeme erzeugt werden, etwa für Drug-Delivery-Systeme wie der Verkapselung von Wirkstoffen mit modifiziertem Inulin oder auch für funktionelle Beschichtungen wie wasserabweisenden Schichten auf Textilien mit modifiziertem Chitosan. Auch für Druck bzw. 3D-Druckverfahren ist das Modifizieren von Biopolymeren interessant, da hierdurch unter anderem die Viskosität temperaturunabhängig angepasst werden kann.