Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin (Humboldt-Univ.), Institut für Physik durchgeführt. Das Verhalten der photoaktivierbaren Nanoformulierungen Foslip und Fospeg soll mit speziellen optischen Methoden untersucht werden. Dieser Ansatz erlaubt eine genauere Bestimmung wichtiger Parameter wie z.B. der intrazellulären Wirkstofffreisetzung und kann in Zukunft einen entscheidenden Beitrag zur Analytik photoaktivierbarer Wirkstoffe leisten. Die Arbeit beinhaltet 5APs. AP1: Untersuchungen zur Aufnahme der beiden Formulierungen und deren Phototoxizität an den ausgewählten Zelllinien. Die Überprüfung der Reproduzierbarkeit der Ergebnisse, Herausarbeitung evtl. Unterschiede zwischen den Zelllinien. Bestimmung der Phototoxizität: mittels z.B. MTT-Test, Resazurin- oder Caspase-Assay. Im AP2 wird als innovativster Schritt des Projektes die intrazelluläre Freisetzung des PS aus den beiden Formulierungen über die Beobachtung der 1O2 -Lumineszenzkinetik und der Triplettlebensdauer des PS verfolgt. Gleichzeitig soll die Frage nach evtl. Unterschieden im Verhalten der einzelnen Zelllinien untersucht werden um Rückschlüsse auf die Rückverteilung des PS in den Blutstrom und somit auch auf die Pharmakokinetik zu ermöglichen. AP3: Nutzung von FLIM und CLSM (costaining) zur Beurteilung der Freisetzung des PS aus den Formulierungen mit den gleichen Teilaspekten wie in AP2. In AP4 wird kontinuierlich geprüft ob und in welchem Maß die Ergebnisse aus AP2 und AP3 korrelieren. AP5: Aufbereitung der Daten für das EDV-gestützte PBPK- Modell, Publikation der Ergebnisse.
Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie durchgeführt. Die Entwicklung innovativer Nanoarzneiformen (z.B. Liposomen) erfordert heute eine Vielzahl zusätzlicher Tierversuche, da auch geringfügige Verbesserungen des Arzneimittels zu Veränderungen von Körperverteilung und Pharmakokinetik des Wirkstoffs führen können. Diese Veränderungen werden wesentlich durch die Hilfsstoffkomposition bestimmt und können mit den existierenden in vitro-Methoden nur unzureichend abgebildet werden. NanoMod sieht die Kopplung von in vitro-Freisetzungs- und in vitro-Zelluntersuchungen vor, um eine optimale in vitro-in vivo-Korrelation zu erzielen und somit die Pharmakokinetik vorherzusagen. Die gewonnenen Informationen werden dafür in einer EDV-gestützten Simulation zusammengeführt, wodurch Tierversuche signifikant reduziert werden können. Das Teilvorhaben beinhaltet die Entwicklung und Optimierung biorelevanter Freisetzungsmodelle für nanodisperse Arzneiformen der Wirkstoffe Temoporfin und Doxorubicin. Durch Untersuchung von Arzneimitteln bekannter Pharmakokinetik wird die Validierung des entwickelten Modells ermöglicht. Parallel zur Bestimmung der Freisetzung wird der zelluläre Abbau verschiedener Arzneiformen ermittelt, um das pharmakokinetische Profil effizient simulieren zu können. Anschließend werden die gewonnenen Ergebnisse in einer Computersimulation zur humanen Pharmakokinetik auf Basis von in vitro-Daten zusammengefasst.
Das Projekt "Biogene Nebenprodukte aus Palm Fettsäure Destillat als hydrophobierende Synthesebausteine in Acrylatdispersionen für Beschichtungsstoffe (BIOPHOB)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Paderborn, Fachgebiet Technische Chemie und Chemische Verfahrenstechnik, Fachbereich Coating Materials and Polymers durchgeführt. Das Hauptziel dieser Maßnahme ist der Aufbau eines gemeinsam nutzbaren Labors an der University of Gadja Mada (UGM). Der Schwerpunkt der wissenschaftlichen Arbeiten, die dort etabliert werden sollen, ist die Entwicklung von neuartigen biobasierten, hydrophoben Acrylatdispersionen aufbauend auf der bereits vorhandenen Expertise im Bereich der Polymerwissenschaften. Durch die Kombination von grundlagenorientierter Hochschulforschung und anwendungsorientierter Forschung erhält die ganze Maßnahme einen Mehrwert. Das Labor soll als Startpunkt für eine nachhaltige Zusammenarbeit zwischen deutschen und indonesischen Forschungseinrichtungen dienen und so eine Basis für gemeinsame Vorbundvorhaben darstellen, die dieses Labor langfristig und nachhaltig finanziert. Es findet eine Abstimmung des Arbeitsplanes, der Kapazitäts- u Zeitplanung sowie Einarbeitung der Mitarbeiter in die Sachthematik vor Ort statt. Als Pilotmaßnahme sollen kostengünstige, biogene hydrophobe Komponenten auf Basis von Palm Fettsäure Destillat für die Acrylatharzsynthese entwickelt werden. Die Acrylatdispersionen werden zu geeigneten Beschichtungsstoffen formuliert. Die Eignung der Acrylatharze als Anwendung für Schutzbeschichtungen in tropischen Ländern soll nachgewiesen werden. Nach dem Aufbau des High-Tech-Labors an der UGM dienen die technischen Ergebnisse als Basis für die Akquise weiterer Projekte auf dem Gebiet der Polymersynthese und Beschichtungsentwicklungen.
Das Projekt "Biogene Nebenprodukte aus Palm Fettsäure Destillat als hydrophobierende Synthesebausteine in Acrylatdispersionen für Beschichtungsstoffe (BIOPHOB)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Holzforschung - Wilhelm-Klauditz-Institut durchgeführt. Das Hauptziel dieser Maßnahme ist der Aufbau eines gemeinsam nutzbaren Labors an der University of Gadja Mada (UGM). Der Schwerpunkt der wissenschaftlichen Arbeiten, die dort etabliert werden sollen, ist die Entwicklung von neuartigen biobasierten, hydrophoben Acrylatdispersionen aufbauend auf der bereits vorhandenen Expertise im Bereich der Polymerwissenschaften. Durch die Kombination von grundlagenorientierter Hochschulforschung und anwendungsorientierter Forschung erhält die ganze Maßnahme einen Mehrwert. Das Labor soll als Startpunkt für eine nachhaltige Zusammenarbeit zwischen deutschen und indonesischen Forschungseinrichtungen dienen und so eine Basis für gemeinsame Vorbundvorhaben darstellen, die dieses Labor langfristig und nachhaltig finanziert. Es findet eine Abstimmung des Arbeitsplanes, der Kapazitäts- u Zeitplanung sowie Einarbeitung der Mitarbeiter in die Sachthematik vor Ort statt. Als Pilotmaßnahme sollen kostengünstige, biogene hydrophobe Komponenten auf Basis von Palm Fettsäure Destillat für die Acrylatharzsynthese entwickelt werden. Die Acrylatdispersionen werden zu geeigneten Beschichtungsstoffen formuliert. Die Eignung der Acrylatharze als Anwendung für Schutzbeschichtungen in tropischen Ländern soll nachgewiesen werden. Nach dem Aufbau des High-Tech-Labors an der UGM dienen die technischen Ergebnisse als Basis für die Akquise weiterer Projekte auf dem Gebiet der Polymersynthese und Beschichtungsentwicklungen.
Das Projekt "Formulierungstechniken für Brennstoffzellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SolviCore GmbH & Co KG durchgeführt. Die Dispergierung der Katalysatorpartikel sowie die anschließende Herstellung einer mit den Katalysatorpartikeln beschichteten Membran sind kritische Schritte in der Prozesskette zur Herstellung von Brennstoffzellen. Die geplanten Forschungsarbeiten sollen SolviCore zu einem besseren Verständnis der Prozesskette und der entsprechenden relevanten Prozessparameter der einzelnen Prozessschritte verhelfen. In einem ersten Arbeitspaket sollen Analytikmethoden zur Charakterisierung der verwendeten Rohprodukte sowie der hergestellten Dispersionen entwickelt und etabliert werden. Dabei liegt das Augenmerk insbesondere auf die Wechselwirkungen zwischen Katalysatorpartikel, Dispergiermedium und Stabilisator. Das verwendete Dispergierverfahren soll optimiert und die Dispersionen rheologisch charakterisiert werden, um die Eigenschaften hinsichtlich ihrem Fließverhalten und ihrer Stabilität zu beurteilen. Des Weiteren soll in einem zweiten Arbeitspaket die Schichtbildung bearbeitet werden. Hierbei sollen die Filmherstellung und -trocknung grundlegend untersucht werden. Dabei wird der Einfluss der Dispersionseigenschaften und der Trocknungskinetik auf die Schichtbildung insbesondere hinsichtlich der Oberflächeneigenschaften und der Struktur der gebildeten Schichten betrachtet.
Das Projekt "Teilvorhaben 10: Anwendungsuntersuchungen von Klebstoff-, Lack- und Harzsystemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Jowat SE durchgeführt. Im Verbundvorhaben LIGNOPLAST entwickeln 5 Forschungseinrichtungen und 8 Industrieunternehmen innovative Verfahren zur Herstellung aromatischer Synthesebausteine aus verschiedenen Lignintypen und deren Anwendung in Klebstoff-, Lack-, Polyurethan- und Epoxidsystemen. Als Rohstoffe werden unterschiedliche technische Lignine aus der Zellstoffproduktion, wie z.B. Kraft-Lignin und Lignine aus 'Bioraffinerieverfahren' (Organosolv-Lignin oder Hydrolyse-Lignine, die als Reststoffe der enzymatischen oder sauren Verzuckerung anfallen) eingesetzt. Die gewünschten Synthesebausteine werden durch hydrolytischen Abbau der makromolekularen Struktur der Lignine und anschließende chemische und enzymatische Funktionalisierung gewonnen. Die Struktur der Synthesebausteine wird dabei so gezielt angepasst, dass neue Klebstoff-, Lack-, Polyurethan- und Epoxidsysteme formuliert werden können. Diese werden in Musterwerkstoffen und -bauteilen eingesetzt, welche anwendungstechnisch charakterisiert und mit konventionellen Systemen verglichen werden. Über die gesamte Prozesskette findet eine ökonomische und ökologische Bilanzierung sowie abschließend eine Konzeptentwicklung für eine industrielle Umsetzung statt. Jowat ist im Projekt für die Formulierung und das Austesten von Klebstoffen zuständig. Dazu werden die modifizierten Lignine zur Verwendung in Dispersionsklebstoffen entweder copolymerisiert oder als reaktive Füllstoffe verwendet. Ebenso werden Primer- und Schmelzklebstoffanwendungen untersucht.
Das Projekt "Teilvorhaben 3: Ligninfunktionalisierung und Grundlagenuntersuchungen von Klebstoff-, Lack- und Harzsystemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Holzforschung - Wilhelm-Klauditz-Institut durchgeführt. Am WKI sollen im Labormaßstab aus der Öl-Fraktion der basenkatalysierten Depolymerisation von Lignin neuartige modifizierte Ligninfragmente entwickelt werden. Diese verfügen über ein großes Potential zur Substitution von petrochemisch basierten aromatischen Synthesebausteinen. Es lassen sich damit u.a. neue Synthesebausteine für Acrylat- und Vinylpolymere sowie Polyester und Polyurethane u.a. für Klebstoffe und Beschichtungen herstellen. Am WKI sollen mittels chemischer Modifikationen aus den Ligninspaltprodukten Klebstoffe für Holz und holzbasierte Produkte für nichttragende Anwendungen hergestellt werden. Als Ausgangsverbindungen sollen die Ölfraktionen des BCD-Verfahrens und des Hydrocracking dienen. Dazu werden die Ligninspaltprodukte z.B. mit einer Acrylat- oder Vinylverbindung ausgerüstet. Anschließend sollen mittels Copolymerisation der ligninbasierten Monomerbausteine mit kommerziellen Vinylverbindungen neue polymere Rohstoffe für Klebstoffe generiert werden. Desweiteren sollen die Ligninfragmente zu Polyolkomponenten für die Polyester- und Polyurethansynthese modifiziert werden. Die ligninhaltigen Polymerisate werden auf ihre Beschichtungs- und Adhäsionseigenschaften untersucht. Je nach Anwendung werden auch das Schmelzverhalten, die Kristallinität und die Filmbildeeigenschaften charakterisiert. Erfolgversprechende Polymerisate werden zu Klebstoffen ausformuliert und nach Normtests auf ihre Verarbeitungsparameter sowie anwendungstechnischen Eigenschaften geprüft.
Das Projekt "Kostengünstige biopolymere Innenraumbeschichtungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung durchgeführt. Die Endlichkeit fossiler Rohstoffe und die Klimawandeldiskussion gibt Anlass, fossile Rohstoffe durch biobasierte Ausgangsstoffe zu ersetzen. Im Bereich der organischen Beschichtungen existieren bereits in einigen Anwendungsbereichen marktfähige biobasierte Produkte; diese sind jedoch nur eigenschränkt anwendbar und decken den Bedarf in der Breite nicht ab. Das Ziel dieses Forschungs-vorhabens ist es daher, auszuloten, in welchen Anwendungsbereichen Beschichtungen auf welcher biopolymeren Basis so formuliert werden können, dass hieraus kostengünstige, marktgerechte Produkte resultieren können. Biopolymere Matrices weisen oft keine optimalen Eigenschaften hinsichtlich Beständigkeit und Schutzwirkung auf. Biopolymere Systeme mit starker Schutzwirkung sind daher oft nur zu hohen Kosten zugänglich. Daher sollen sich die im Rahmen dieses Projektes auszuführenden Arbeiten auf Innenraum-Formulierungen konzentrieren. Speziell zielen die auszuführenden Ansätze auf Wandfarben, Metall- und Holzbeschichtungen ab. Ziel ist es, diese in einem Preis/LeistungsVerhältnis zugänglich zu machen, das dem der konventionellen, marktetablierten Produkte nahe kommt. Hierbei sollen biopolymer basierende Formulierungen entstehen, die auf der Grundlage von Estern und Ethern (stärke-, und proteinbasiert) sowie auf Polyurethan- und Alkydbasis hergestellt werden. In Optimierungszyklen werden die polymeren Syntheseprodukte, dann die anwendungsspezifisch mit Funktionsadditiven auszustattenden Klarlacke und schließlich die Modellformulierungen charakterisiert und hinsichtlich ihrer Nachhaltigkeitsbilanz und Aussicht auf Transfer in den Markt bewertet. Abschließend soll ausgesagt werden können, auf welcher chemischen Basis unter Anwendung welcher Additive welche Innenraumbeschichtungen mit Aussicht auf Markterfolg hergestellt werden können. Hierdurch wird es KMU möglich sein, mit minimalem unternehmerischem Risiko selbst biobasierte Innenraumbeschichtungen zu entwickeln und in den Markt einzuführen.
Das Projekt "VP2.8 - Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines neuen Verfahrens zur Gewinnung von Phytosterolen aus dem Kraft-Aufschluss von Nadelholz. Dabei wird angestrebt, diese im Kiefernholz natürlich vorkommenden bioaktiven Bestandteile so zu extrahieren und aufzureinigen, dass sie zur Herstellung von Kosmetika und Nahrungsergänzungsmitteln eingesetzt werden können. An die Verfahrensentwicklung im Labormaßstab schließen sich der Scale-up des entwickelten Verfahrens in den Technikumsmaßstab sowie die Vorbereitung der industriellen Umsetzung des Prozesses am Zellstoffwerk Stendal an. Bei der Herstellung von Kraftzellstoff aus Kiefern- und Fichtenholz sammeln sich die Holzextraktstoffe in konzentrierter Form als Nebenproduktstrom an. Die Mischung der verschiedenen Holzextraktstoffe enthält auch Sterole in nicht unerheblichen Mengen. Die Verwendung von Sterolen im Rahmen von Formulierungen für (Natur)kosmetika oder auch Nahrungsmitteln ist ein wachsendes Feld mit hoher Wertschöpfung. Gegenüber etablierten Verfahren der Phytosterolgewinnung aus Destillationsrückständen der Tallölraffination werden deutliche wirtschaftliche Vorteile und Verbesserungen der Produktqualität erwartet. Das Fraunhofer CBP untersucht zu Beginn im Labormaßstab ein Extraktionsverfahren mit umweltfreundlichen Alternativen zu gängigen Lösungsmitteln. Basierend auf den Ergebnissen der Laborversuche wird dann das optimierte Gesamtverfahren am CBP in den Technikumsmaßstab überführt.
Das Projekt "Entwicklung monomerfreier ungesättigter Polyesterharze aus nachwachsenden Rohstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei, Institut für Agrartechnologie und Biosystemtechnik durchgeführt. Ungesättigte Polyesterharze (UP-Harze) werden zurzeit praktisch ausschließlich auf Basis von petrochemischen und toxikologisch umstrittenen Rohstoffen hergestellt und in großem Umfang zur Herstellung faserverstärkter Kunststoffe verwendet. Gegenstand des beantragten Projektes ist die Entwicklung von Syntheseverfahren zur Herstellung von biobasierten Rohstoffen für die Produktion von UP-Harzen. Ziel ist es umweltfreundliche monomerfreie UP-Harzformulierungen mit in weiten Bereichen einstellbaren Viskositäten zu entwickeln und deren Eignung als Alternativen zu etablierten styrolhaltige Formulierungen zu prüfen. Die durchzuführenden Arbeiten lassen sich in sechs Arbeitspakete (AP) gliedern. AP1 beinhaltet eine umfassende IST-Analyse und die Etablierung der AP-übergreifenden Analytik. AP2 betrifft die Entwicklung niedrigviskoser UP-Harze auf Basis neuartiger hyperverzweigter Polyester. In AP3 wird geprüft, inwiefern sich biobasierte hyperverzweigte Polyester als Reaktivverdünner für UP-Harze eignen. AP4 betrifft die Synthese höherviskoser ungesättigter Polyesterharze, die Arbeitspakete 5 und 6 beinhalten die die Synthesen begleitende anwendungsnahe Produktanalytik, die Untersuchung bestehender Struktur-Wirkungsbeziehungen und die Herstellung und anwendungstechnische Prüfung von UP-Harz- Mustern. Die UP-Harz verarbeitende Industrie hat einen zunehmenden Bedarf an umweltschonend hergestellten Rohstoffen, sodass bei erfolgreichem Projektverlauf davon ausgegangen werden kann, dass tragfähige Kooperationen auf den Weg gebracht werden können. Neben der Anmeldung von Patenten sind Präsentationen auf Kongressen und Veröffentlichungen in Fachzeitschriften vorgesehen. Die im Projekt erarbeiteten Methoden und Erkenntnisse können darüber hinaus als Basis für weiterführende Projekte und Kooperationen dienen.
