La nanocelulosa
La celulosa, un carbohidrato natural, es la sustancia orgánica más abundante en la tierra. La nanocelulosa está hecha de materias primas renovables, como B. se extrae madera o algodón y, por tanto, es una materia prima del campo de la bioeconomía. Porque la nanocelulosa tiene muy buenas propiedades de barrera para el oxígeno y los aceites minerales.t, en consecuencia, puede reemplazar los materiales de barrera hechos de combustibles fósiles.
El material biodegradable como la nanocelulosa ofrece un enfoque prometedor para reemplazar materiales que son difíciles de descomponer, reduciendo así los residuos plásticos y abriendo así una posible salida al problema de los microplásticos en el medio ambiente. Además, varios estudios indican que la nanocelulosa es mejor compatible con otros polímeros y papel y, por lo tanto, es menos problemática en el proceso de reciclaje y conduce a una mayor calidad de reciclado que los materiales comúnmente utilizados.
Actualmente existen grandes lagunas en el conocimiento sobre los efectos e interacciones de otras nano / microestructuras hechas de celulosa, como B. cristales de nanocelulosa y fibras de nanocelulosa. La toxicidad de estos materiales depende en gran medida de su forma y tamaño, la química de la superficie y la calidad del proceso de fabricación (impurezas). Los resultados preliminares indican una baja toxicidad dérmica y oral, pero son inconsistentes con respecto a la toxicidad por inhalación.
El proyecto BMBF «NanoCELL» tiene como objetivo proporcionar conocimientos bien fundamentados
En este contexto, el proyecto conjunto «NanoCELL», financiado por el BMBF, persigue el objetivo de producir materiales de nanocelulosa y desarrollar métodos y estrategias de análisis estandarizados para analizar la nanocelulosa a lo largo de su ciclo de vida.
Entre otras cosas, se investigará el comportamiento de las películas y recubrimientos reforzados con nanocelulosa con respecto a sus propiedades de barrera frente al oxígeno y los aceites minerales. Además, se están desarrollando estrategias de análisis estandarizadas, desde la preparación de muestras hasta la caracterización físico-química de la nanocelulosa en matrices complejas como saliva o líquido intestinal.
Otro aspecto es la evaluación toxicológica de la nanocelulosa. Por ejemplo, se simula el transporte de nanocelulosa a través de la barrera gastrointestinal y se investigan experimentalmente la absorción de nanocelulosa en células humanas, así como la degradación química en función del tamaño de partícula y otras propiedades de las partículas. Al mismo tiempo, se están desarrollando estrategias de prueba inteligentes basadas en métodos innovadores in vitro e in silico para predecir los riesgos de los materiales.
Experiencia de Fraunhofer IBMT en nanotecnología y toxicología
La principal tarea del Instituto Fraunhofer de Tecnología Biomédica IBMT en este proyecto conjunto es la investigación de los efectos toxicológicos de la nanocelulosa utilizando modelos celulares recientemente desarrollados, para el tracto gastrointestinal y los pulmones, así como para procesos de alto rendimiento basados en chips.
Con décadas de experiencia en el campo de la nanotecnología y la toxicología, Fraunhofer IBMT desarrolla y optimiza sistemas sensibles in vitro y ex vivo para determinar los efectos toxicológicos humanos de la nanocelulosa cristalina (CNC) después de la absorción oral y pulmonar en el organismo.
El enfoque del trabajo es el transporte del CNC a través de las barreras biológicas «pulmones» y «tracto gastrointestinal», así como la acumulación en el tejido y los efectos tóxicos inducidos por el CNC a nivel celular. De esta forma, se utilizan modelos de tejido multicapa in vitro para simular el tracto gastrointestinal y los pulmones.e y se utiliza para estudios de transporte. Además, se lleva a cabo una caracterización biológica de los modelos de tejidos tratados con CNC para investigar el peligro derivado de la inhalación o ingesta oral del CNC.
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