Pełna nazwa: Sposób otrzymywania organiczno-nieorganicznych materiałów hybrydowych na bazie żelatyny i organofunkcyjnych (poli)siloksanów

Zespół
dr inż. Patrycja Wojciechowska
mgr inż. Przemysław Pietras
prof. dr hab. inż. Hieronim Maciejewski (kierownik zespołu)

Istota wynalazku

Przedmiotem wynalazku są organiczno-nieorganiczne materiały hybrydowe na bazie żelatyny i organofunkcyjnych (poli)siloksanów i sposób ich otrzymywania. Materiały hybrydowe to układy, które łączą w sobie pożądane cechy polimerów organicznych z zaletami komponentów nieorganicznych, stanowiąc interesującą alternatywę dla konwencjonalnych tworzyw. Połączenie zalet obu składników daje w efekcie materiał o nowych, unikatowych cechach, strukturze, a także o szerszym wachlarzu zastosowań. Opracowane materiały hybrydowe stanowią połączenie naturalnego biopolimeru - żelatyny, z wybranymi związkami krzemoorganicznymi, które to stanowią oryginalne rozwiązanie zespołu prof. dr hab. inż. H. Maciejewskiego i są objęte ochroną prawną. Żelatyna to naturalny, szeroko dostępny, bezpieczny i biodegradowalny biopolimer, który jest również powszechnie stosowany jako dodatek do żywności, a także do celów biomedycznych i farmaceutycznych. Znaczenie użytkowe żelatyny jest jednak mocno ograniczone głównie ze względu na jej niewystarczającą odporność mechaniczną. Mankamenty te i inne ograniczenia można jednak wyeliminować poprzez trwałe połączenie żelatyny na drodze reakcji chemicznej ze wspomnianymi (poli)siloksanami. Otrzymany w ten sposób materiał hybrydowy łączy w sobie zalety biodegradowalnej żelatyny z pożądanymi cechami związków krzemoorganicznych, tj. wysoką odpornością termiczną, odpowiednimi właściwościami mechanicznymi, czy hydrofobowością. Opracowany sposób otrzymywania materiałów hybrydowych pozwala na uzyskiwanie materiałów przyjaznych środowisku, o ściśle kontrolowanych parametrach: rozpuszczalności lub jej braku nawet we wrzącej wodzie, wyższej odporności mechanicznej i termicznej, wysokiej barierowości w stosunku do pary wodnej i tlenu, a co najistotniejsze wykazujących także zdolność do hamowania i ograniczania rozwoju niepożądanej mikroflory bakteryjnej. Uzyskane w ten sposób organiczno-nieorganiczne, biodegradowalne i w pełni bezpieczne (fizjologicznie obojętne), materiały hybrydowe o odmiennych właściwościach fizyko-chemicznych i użytkowych, mogą znaleźć zastosowanie zarówno w przemyśle opakowaniowym, środków powłokotwórczych, jak i w produkcji materiałów biomedycznych.

Korzyści z zastosowania wynalazku

Opracowany sposób chemicznej modyfikacji żelatyny za pomocą (poli)siloksanów stwarza możliwość projektowania nowych materiałów o pożądanych właściwościach aplikacyjnych. Zasadniczą korzyścią z zastosowania wynalazku jest możliwość wykorzystania powszechnie dostępnej, biodegradowalnej i biokompatybilnej żelatyny do syntezy wielofunkcyjnych materiałów hybrydowych o kontrolowanych parametrach mechanicznych i nowych właściwościach użytkowych. Wykorzystanie do chemicznej modyfikacji opracowanych związków krzemoorganicznych stwarza możliwość uzyskania materiałów o odmiennej morfologii i lepszych właściwościach fizyko-chemicznych od niemodyfikowanej żelatyny, które mogą znaleźć zastosowanie w przemyśle opakowaniowym, środków powłokotwórczych lub w produkcji materiałów biomedycznych.

Potencjał komercjalizacji

Opracowany sposób chemicznej modyfikacji żelatyny umożliwia projektowanie i syntezę wielofunkcyjnych materiałów hybrydowych, których parametry mechaniczne i właściwości użytkowe można zmieniać i dobierać w sposób kontrolowany. Materiały hybrydowe można wykorzystać w przemyśle opakowaniowym ze względu na pożądane właściwości mechaniczne, odporność termiczną, czy ograniczoną przenikalność gazów. Mogą być one zastosowane jako powłoki będące elementem materiałów opakowaniowych o podwyższonej barierowości w stosunku do pary wodnej i tlenu, które zapewniają lepszą ochronę jakości zapakowanego produktu od konwencjonalnych opakowań. Wpisują się również w nowe trendy na rynku opakowań zmierzające do stosowania opakowań funkcjonalnych, zapewniających wydłużenie okresu przydatności do spożycia, poprzez ograniczenie rozwoju niepożądanej mikroflory. Ponadto, materiały hybrydowe mogą zostać wykorzystane do produkcji materiałów biomedycznych, na przykład opatrunków wspomagających gojenie się ran.