Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe Ein Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft

 

Projektverzeichnis - Details

ERA-WoodWisdom: Chemisches Design und Formung von Polysaccharid-basierten Biomaterialien (PShapes); Teilprojekt 2

Anschrift
Friedrich-Schiller-Universität Jena - Chemisch-Geowissenschaftliche Fakultät - Institut für Organische Chemie und Makromolekulare Chemie (IOMC)
07743 Jena
Humboldtstr. 10
Kontakt
Prof. Thomas Heinze
Tel: +49 3641 948-270
E-Mail: thomas.heinze@uni-jena.de
FKZ
22002514
Anfang
01.05.2014
Ende
31.07.2017
Aufgabenbeschreibung
PShapes ist ein internationales Forschungsverbundprojekt, an dem fünf europäische, wissenschaftliche Partner und fünf Industriepartner beteiligt sind. Im Rahmen des Projektes wurden innovative Forschungsansätze auf den Gebieten Herstellung polysaccharidbasierter Nanopartikel und Beads sowie Anwendung der Materialien in „high value added"-Bereichen wie Immunoassays, Bioaffinitätschromatographie, Wundheilung und Zellengineering verfolgt. Damit sollte ein nachhaltiger Beitrag geschaffen werden, um die europäische Forstindustrie zu stärken und Investition in die Bioökonomie zu initiieren. Zweck des Projektes war es: (1) alternative Wertschöpfungsketten für polysaccharidbasierte Produkte zu schaffen (2) neuartige biobasierte Materialien mit multifunktionalem Charakter zu entwickeln (3) innovative Konzepte für die Wertschöpfung forstwirtschaftlicher Ressourcen in „high value added"- Bereichen zu kreieren Folgende wissenschaftliche und technologische Zielstellung wurden im Projekt verfolgt: (I) Entwicklung neuartiger und effizienter Methoden zu Herstellung hochfunktionaler Nanopartikel und Beads durch die Kombination von moderner Polysaccharidchemie, physikochemischer Verfahren und Verfahrenstechnik (II) Entwicklung von Methoden zur Anwendung polysaccharidbasierter Nanopartikel und Beads als Plattform von biomedizinischen und hochfunktionalen Materialien, Textilien und Verpackungen (III) Entwicklung von Methoden zur Anwendung funktionaler Polysaccharidpartikel in den Bereichen Wirkstofftransport und Fraktionierung in der Bioraffinerie (IV) Erarbeitung effizienter Technologien für die Herstellung innovativer Biomaterialien, Fraktionierung von Biomasse, Funktionalisierung von Polysacchariden und Steigerung der Wertschöpfung von Biomasserückständen zu neuen Produkten
Ergebnisdarstellung
Von den wissenschaftlichen Grundlagen bis hin zu ersten Produktentwicklungen (Demonstratoren) konnten im Rahmen des Vorbundprojektes von den Partnern innovative Konzepte auf folgenden Gebieten entwickelt werden: (i) Synthese neuartiger Polysaccharidderivate; (ii) Bildung hochfunktionaler Polysaccharidnanopartikel; (iii) Herstellung, Strukturdesign und Funktionalisierung von Polysaccharidbeads; (iv) Etablierung von „high value added" Anwendungen für Polysaccharidpartikel. Es ist gelungen, Europa als wichtigen Innovations- und Forschungsstandort in den Bereichen akademische und angewandte PS-Forschung nachhaltig zu stärken und einzelne, nationale Forschungsbemühungen stärker zu vernetzen. In den Arbeiten des deutschen Teilprojektes 2 wurden unter anderem neuartige, reaktive Polysaccharidderivate auf der Basis von Xylanen entwickelt, die als Intermediate für die modulare Synthese hochfunktionaler Biopolymer mit einem breiten Anwendungspotential nutzbar sind. Interessanterweise zeigen die hergestellte Xylanderivate ebenfalls eine stark ausgeprägte Tendenz zur Selbstanordnung und Bildung von Nanopartikeln mit einer besonders einheitlichen Größenverteilung und guten Langzeitlagerstabilität. Es wurden neuartige farbstofffunktionalisierte Polysaccharidnanopartikel entwickelt, die über reaktive Gruppen verfügen, die eine effiziente Kopplung mit Antikörpern ermöglichen. Die erhaltenen Konjugate wurden als Nanolabel in immunologischen Schnelltests genutzt und ermöglichten eine deutliche Steigerung der Sensitivität im Vergleich zu herkömmlichen Tests. Durch eine Kombination von moderner Polysaccharidchemie und Materialdesign wurden innovative Polysaccharidnanopartikel mit reaktiven Gruppen hergestellt, die direkt im wässrigen Medium mit Farbstoffen und Biomolekülen funktionalisiert werden können. Die Partikel sind von hohem Interesse für zukünftige Anwendungen in Bereichen wie selektiver Wirkstofftransport und in vivo Analytik.

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