Co można uzyskać dzięki wynalazkowi

Przedmiotem wynalazku jest innowacyjny sposób nadawania właściwości bioaktywnych materiałom-włókninom wytwarzanym techniką pneumotermiczną z mieszaniny polimerów: polipropylenu i biodegradowalnego polilaktydu (PLA)
lub polihydroksyalkanianów (PHA). Zastosowanie do biomodyfikacji bezpiecznych, hybrydowych tlenków metali - miedzi i cynku pozwoliło otrzymać nowe materiały o bardzo dobrych właściwościach antybakteryjnych i antygrzybicznych, a nawet uzyskano blisko 100 %-ową redukcję wzrostu badanych mikroorganizmów, w tym m. in. chorobotwórczych bakterii gram-dodatnich Staphylococcus aureus (gronkowiec złocisty) i gram-ujemnych Escherichia coli oraz grzyba Candida albicans. Takie bioaktywne, hybrydowe włókniny o zwiększonej zdolności do biodegradacji mogą być zastosowane jako materiały higieniczne i ochronne dla personelu szpitalnego lub bioaktywne filtry w różnych układach klimatyzacji, zwłaszcza szpitalnej, stanowiąc znaczące, istotne ogniwo w łańcuchu profilaktyki ograniczającej zakażenia wewnątrzszpitalne.

Istota wynalazku

Istotą wynalazku jest sposób biofunkcjonalizacji materiałów włókienniczych za pomocą hydratu krzemianu miedzi, który miesza się z komponentem polimerowym i plastyfikatorem, całość ogrzewa do stopienia polimeru, po czym stopioną kompozycję poddaje się procesowi wytłaczania i rozdmuchiwania masy polimerowej w strumieniu gorącego powietrza (tzw. techniką melt-blown).
Do wytwarzania włóknin zastosowano głównie polipropylen (PP) lub biodegradowalny polilaktyd (PLA), a także mieszaniny PP-PLA oraz PLA z polietylenem (PE) lub biodegradowalnymi polihydroksyalkanianami (PHA).
Jako plastyfikatory (i dyspergatory hydratu CuSiO3) stosowano najczęściej ciekłe oligomery glikolu etylenowego i kopolimery blokowe tlenków propylenu i etylenu oraz wiele dotychczas niestosowanych plastyfikatorów. W celu poprawy warunków przetwórstwa i podwyższenia odporności termicznej masy polimerowej zastosowano też dodatek antyoksydantów.
Zastosowanie hybrydowych tlenków miedzi lub cynku jako biomodyfikatorów pozwoliło otrzymać innowacyjne kompozytowe włókniny o bardzo dobrych, trwałych właściwościach antybakteryjnych i antygrzybicznych wobec bakterii gram-ujemnych Escherchia Coli, gram-dodatnich Staphylococcus aureus oraz grzyba Candida albicans. Przy zawartości hydratu CuSiO3 tylko 0,5-1 % wag. uzyskano prawie 100 %-ową redukcję wzrostu mikroorganizmów.
Potencjalne zastosowania wynalazku obejmują wytwarzanie materiałów higieniczno-sanitarnych jako elementów ochronnych dla personelu medycznego, bioaktywnych materiałów o właściwościach antybakteryjnych i przeciwgrzybicznych, np. wkładek do obuwia, rękawic i materiałów filtracyjnych do układów klimatyzacji (zwłaszcza szpitalnej i dla potrzeb motoryzacji). Wobec ciągle istniejącego problemu zakażeń wewnątrz szpitalnych opracowane według wynalazku nowe, bioaktywne włókienno-polimerowe materiały mogą stanowić skuteczne ogniwo w ograniczaniu tych zakażeń.

Wynalazek znalazł uznanie jurorów i został nagrodzony na międzynarodowych wystawach wynalazków, m. in.:
VII edycja Europejskich Targów Kreatywności i Wynalazczości ”EuroInvent”, 14-16.05.2015., Iasi, Rumunia
- złoty medal,
64 Targi Wynalazczości, Badań Naukowych i Nowych Technik „Brussels Innova 2015”, 19-21.11.2015., Bruksela,
Belgia - złoty medal,
X Międzynarodowych Targów Wynalazków i Innowacji „INTARG” w Katowicach, w dniach 22-23 czerwca 2017 r.
- platynowy medal,
XI Międzynarodowych Targów Wynalazków i Innowacji „IWIS” (International Warsaw Invention Show - IWIS 2017)
w Warszawie, w dniach 9-11 października 2017 r. - platynowy medal.
Wynalazek został zastrzeżony patentem EP 3067445 A1 (7.09.2017.).

Potencjał komercjalizacji

Potencjalne zastosowania wynalazku obejmują wytwarzanie materiałów higieniczno-sanitarnych dla personelu medycznego, bioaktywnych materiałów o właściwościach antybakteryjnych i przeciwgrzybicznych, np. wkładek do obuwia i materiałów filtracyjnych do układów klimatyzacji (zwłaszcza szpitalnej i dla potrzeb motoryzacji).
Aktualnie bioaktywne materiały włókiennicze są otrzymywane przez nas w skali laboratoryjnej. Przed nami jeszcze wykonanie badań w zakresie oceny właściwości drażniących nowoopracowanych bioaktywnych materiałów w szczególności przeznaczonych do zastosowań higieniczno-sanitarnych, a także badania produktów chemicznych zgodnie z rozporządzeniem Reach. Wykonanie tych badań, w specjalistycznych laboratoriach, wymaga dodatkowych, niezbędnych nakładów finansowych. Uruchomienie produkcji w większej skali będzie zależne od dalszego wzrostu zainteresowania ze strony potencjalnych odbiorców.
Hydrat krzemianu miedzi CuSiO3 jest znacznie tańszym, skutecznym i bezpiecznym preparatem o działaniu antymikrobowym, niż dotychczas stosowane związki srebra, a zastosowane przez nas biodegradowalne polimery - polilaktyd (PLA) i polihydroksy-alkaniany (PHA) - wykazują większą zdolność do biorozkładu niż polipropylen (PP) i polietylen (PE).
Przewiduje się obniżenie kosztów wytwarzania i wydłużenie czasu użytkowania kompozytowych materiałów włókienniczych o właściwościach antymikrobowych.