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WO2010072665A1 - Modifizierung von nano- oder mesofasern oder textilen flächengebilden hergestellt mittels elektrospinnen mit amphiphilen proteinen - Google Patents

Modifizierung von nano- oder mesofasern oder textilen flächengebilden hergestellt mittels elektrospinnen mit amphiphilen proteinen Download PDF

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Publication number
WO2010072665A1
WO2010072665A1 PCT/EP2009/067492 EP2009067492W WO2010072665A1 WO 2010072665 A1 WO2010072665 A1 WO 2010072665A1 EP 2009067492 W EP2009067492 W EP 2009067492W WO 2010072665 A1 WO2010072665 A1 WO 2010072665A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
copolymers
polymer
nano
proteins
amphiphilic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2009/067492
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Burghard Liebmann
Evgueni Klimov
Gero Nordmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Publication of WO2010072665A1 publication Critical patent/WO2010072665A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007—Electro-spinning
    • D01D5/0015—Electro-spinning characterised by the initial state of the material
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/10—Other agents for modifying properties
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    • D01F6/58—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2400/00—Materials characterised by their function or physical properties
    • A61L2400/12—Nanosized materials, e.g. nanofibres, nanoparticles, nanowires, nanotubes; Nanostructured surfaces

Definitions

  • the present invention relates to a process for producing nano- or mesofibres and / or textile fabrics comprising nano- or mesofibres comprising the step: i) electrostatic spinning of at least one polymer A, wherein the polymer A is spun in the presence of at least one amphiphilic protein and or the nano- or mesofibers and / or the textile fabric are treated with at least one amphiphilic protein, nano- or mesofibres obtainable by the process according to the invention, textile fabrics obtainable by the process according to the invention and the use of the nano- or mesofibres or the textile sheet.
  • the polymers to be spun first have to be dissolved.
  • non-aqueous solvents For water-insoluble polymers such as polyamides, polyolefins, polyesters or polyurethanes, therefore, non-aqueous solvents must be used.
  • water-soluble polymers such as polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyvinylpyrrolidone or hydroxypropylcellulose, it is possible to dispense with the use of nonaqueous solvents.
  • the fibers obtained in this way are naturally soluble in water, which is why their technical application is severely limited.
  • WO 2006/089522 A1 relates to a process for the production of polymer fibers, wherein a colloidal dispersion of at least one substantially water-insoluble polymer is electrospun in an aqueous medium.
  • aqueous polymer dispersions it has been possible for the first time to spin aqueous polymer dispersions by means of an electrospinning process, polymer fibers, in particular nano- or mesofibres, being obtained.
  • WO 2008/022993 also relates to a process for producing polymer fibers, wherein colloidal dispersions of at least one essentially water-insoluble polymer are electrospun in an aqueous medium.
  • the colloidal dispersions contain at least one nonionic surfactant.
  • WO 2006/13148 discloses the coating of fibrous substrates selected from textile substrates and leather with hydrophobins.
  • An essential area of application of the nano- or mesofibers produced by electrospinning is the production of textile fabrics containing these nano- or mesofibers. These fabrics can be used in many different applications, for example for the production of filters, non-wovens, nonwovens, technical or household textiles, cleaning products, medical textiles, hygiene products or coatings and / or components of the above-mentioned articles, cell culture carriers Depending on the field of application of the nano- or mesofibers, it is desirable to optimally adjust the hydrophilicity or hydrophobicity of the nano- or mesofibres or of the textile fabrics obtained therefrom. Depending on which electrospinning process is used to produce the nano- or mesofibres, however, it is not possible to adjust the hydrophilicity or hydrophobicity by any selection of the polymers used.
  • the object of the present application is therefore to provide a method for the production of nano- or mesofibres or textile fabrics, wherein the hydrophilicity or hydrophobicity of the nano- or mesofibres or the textile fabrics can be adjusted in a targeted manner, and the provision of the corresponding nano- or mesofibers. or mesofibres or textile fabrics with specifically adjusted hydrophobicity or hydrophilicity.
  • amphiphilic proteins are to be understood as meaning those proteins which have both hydrophilic and hydrophobic regions. Depending on the hydrophilicity or hydrophobicity of the polymer A used, the amphiphilic proteins can thus interact with the hydrophilic region or their hydrophobic region with the polymer A and thus either hydrophilize or hydrophobicize the polymer.
  • the electrostatic spinning of at least one polymer A can be carried out in any manner known to those skilled in the art. That is, the electrostatic spinning comprises electrostatically spinning a polymer melt, a polymer solution, and an aqueous dispersion of a substantially water-insoluble polymer. In the process according to the invention, preference is given to electrostatic spinning of an aqueous dispersion of a substantially water-insoluble polymer.
  • DE-A 196 00 162 and DE-A 10 2004 009 887 and DE-A 10 2006 014 236 disclose processes for the electrospinning of polymer melts.
  • DE-A 101 33 393 and WO 01/09414 and DE-A 103 55 665 relate to processes for the electrospinning of a water-insoluble polymer from a solution. Also in US 6,641,773 B2 an electrospinning process is disclosed in which the polymer is spun from a solution. Alternatively, according to US Pat. No. 6,641,773 B2, electrospinning of the polymer from a polymer melt is possible.
  • WO 2006/089522 and WO 2008/022993 each relate to a process for producing polymer fibers, wherein a colloidal dispersion of at least one essentially water-insoluble polymer is electrospun in an aqueous medium.
  • electrospinning processes from the melt, from solution or from aqueous dispersion, it is possible to produce nanofibres or mesofibres, which are generally obtained directly in the form of textile fabrics.
  • the fabrics are obtained directly during the electrospinning process.
  • the polymer threads formed during the electrospinning process z.
  • a support e.g. a glass carrier or a polymer film or are deposited on a treadmill, for example on a polypropylene substrate, wherein a textile fabric is formed by mixing and interlacing the polymer threads.
  • nano- or mesofibers can be produced or textile fabrics can be obtained directly by the process according to the invention.
  • Any polymers can be used as polymers A, as long as they can be electrostatically spun, either from the melt, from solution or from an aqueous dispersion.
  • Suitable polymers A are, for example, selected from the group consisting of polymers prepared by free-radical polymerization, for example selected from the group consisting of homo- and copolymers of aromatic vinyl compounds such as styrene-homo- or styrene copolymers, homo- and copolymers of alkyl acrylates, Homopolymers and copolymers of alkyl methacrylates, homo- and copolymers of ⁇ -olefins such as polyethylene or polypropylene, homopolymers and copolymers of aliphatic dienes, homo- and copolymers of vinyl halides, homo- and copolymers of vinyl acetates, wherein the homo- and copolymers partially or can be completely hydrolyzed to vinyl alcohols, homo- and copolymers of acrylonitriles, homopolymers and copolymers of vinylamides, polyacetals and copolymers composed of two or more of the above-mentioned poly
  • polyalkylene glycols, polyether polyols or polyalkylene oxides polymers prepared by polyaddition selected from homopolymers and copolymers of urethane biopolymers such as polysaccharides, polylactides, polyglycosides, modified and unmodified celluloses, viscose, chitosan and mixtures of the abovementioned homo- and copolymers.
  • polymers A may be homopolymers or copolymers. These may be unbranched or branched, wherein the branched polymers may be present as star polymers, highly branched polymers or dendrimers.
  • the copolymers may be in the form of random copolymers, block copolymers or graft copolymers. Furthermore, they may be mixtures of two or more of the above polymer types.
  • polymers A can be used in uncrosslinked or in crosslinked form.
  • the polymers may be intermolecularly or intramolecularly crosslinked.
  • Preferably used polymers A are fundamentally dependent on the selected electrospinning process.
  • the polymer A is preferably selected from the group consisting of homopolyamides, copolyamides, homopolyesters, copolyesters, aromatic vinyl compounds, vinyl alcohols, homo- and copolymers of acrylonitriles, polyethers, polycarbonates, homopolymers and Copolymers of urethanes, polylactides and polyglycosides.
  • Suitable solvents for the electrostatic spinning of a polymer solution are all solvents which are capable of dissolving the polymers to be spun under the process conditions of electrospinning. It is further preferred that the solvent can be rapidly removed from the surface of the polymer during spinning to the nano or mesofibers.
  • Suitable solvents are, for example, acetone, alcohols such as methanol, ethanol, propanol, ethers such as ethyl ether and tetrahydrofuran, halogenated solvents such as methylene chloride or chloroform, dimethylformamide, dimethylacetamide, aromatic solvents such as toluene, pyridine, water, ionic liquids or mixtures of the abovementioned Solvent, wherein the solvent used depends on whether the polymer A is soluble in the solvent.
  • the polymer solutions used may, in addition to the polymer A, the solvent and optionally the at least one amphiphilic protein further additives and additives, for example, plasticizers, dyes, pigments, lubricants, antioxidants, stabilizers for UV light, antistatic agents, flame retardants, antimicrobial reagents, Preservatives, surfactants, nucleating agents and other additives known in the art.
  • additives and additives for example, plasticizers, dyes, pigments, lubricants, antioxidants, stabilizers for UV light, antistatic agents, flame retardants, antimicrobial reagents, Preservatives, surfactants, nucleating agents and other additives known in the art.
  • the viscosity of the polymer solution used for electrospinning is generally 0.05 to 20 Pas, preferably 0.1 to 10 Pas. Usually 1 to 40 wt .-%, preferably 2 to 30 wt .-% of the polymer A is dissolved in the solvent or solvent mixture.
  • the temperature of the electrospinning process when using a solution of the polymer A is basically dependent on the solvent used. The process is usually carried out using a polymer solution at temperatures of 5 to 90 ° C., preferably 10 to 60 ° C., very particularly preferably at room temperature.
  • Suitable polymers A which can be electrostatically spun in the melt are known to the person skilled in the art.
  • suitable polymers are homopolyamides, copolyamides, homopolyesters, copolyesters, polyaryl sulfides, polyacetals and homopolymers and copolymers of ⁇ -olefins, for example cycloolefin polymers and mixtures thereof.
  • the polymer melt may contain, in addition to the polymer A and optionally the at least one amphiphilic protein further additives and / or additives.
  • Suitable additives and / or additives are known to the person skilled in the art and correspond to the additives and additives mentioned with regard to the abovementioned polymer solutions.
  • the temperature when carrying out the electrostatic spinning of a polymer melt is dependent on the melting point of the polymer used or of the polymer mixture used.
  • the electrospinning is carried out from the melt at temperatures of generally 90 to 300 0 C, preferably 120 to 250 0 C.
  • Suitable devices for spinning out of the melt are mentioned, for example, in DE-A 196 00 162 and DE-A 10 2004 009 887.
  • Suitable, substantially water-insoluble polymers A which are used in the electrostatic spinning of a colloidal dispersion are known to the person skilled in the art. Suitable polymers are disclosed in WO 2006/089522 and WO 2008/022993.
  • polymers which are substantially water-insoluble are in particular polymers having a solubility in water of less than 0.1% by weight.
  • a dispersion in the sense of the present invention in accordance with textbook knowledge, denotes a mixture of at least two immiscible phases, one of the at least two phases being liquid.
  • dispersions are subdivided into aerosols, emulsions and suspensions, the second or further phase being gaseous in the case of aerosols, solid in the case of emulsions and solid in the case of suspensions.
  • suspensions are preferably used in the process according to the invention.
  • the According to the invention preferably used colloidal polymer dispersions are also referred to in the art as latex.
  • the colloidal polymer dispersions used according to the invention can be prepared by all processes known to the person skilled in the art for this purpose.
  • the colloidal dispersions are prepared by emulsion polymerization of suitable monomers to give the corresponding latices.
  • the latex obtained by emulsion polymerization is used directly in the process of the invention without further workup.
  • so-called secondary dispersions can also be used as colloidal polymer dispersions.
  • These are prepared from already prepared polymers by dispersing in an aqueous medium. In this way, for example, dispersions of polyolefins such as polyethylene or polyesters can be prepared.
  • Suitable, substantially water-insoluble polymers are known to the person skilled in the art, for example, it is possible to use essentially water-insoluble polymers from the abovementioned groups.
  • Preferred substantially water-insoluble polymers are, for example, selected from the group consisting of homopolymers and copolymers of aromatic vinyl compounds, homo- and copolymers of alkyl acrylates, homopolymers and copolymers of alkyl methacrylates, homopolymers and copolymers of ⁇ -olefins, Homo- and copolymers of aliphatic dienes, homo- and copolymers of vinyl halides, homo- and copolymers of vinyl acetates, homo- and copolymers of acrylonitriles, homo- and copolymers of urethanes, homo- and copolymers of vinyl amides and copolymers composed of two or more of the abovementioned polymers forming monomer units and mixtures of the abovementioned homo- and copolymers.
  • Suitable homo- and copolymers of aromatic vinyl compounds are homo- and copolymers based on poly (alkyl) styrenes, for example polystyrene, poly- ⁇ -methylstyrene, styrene / alkyl acrylate copolymers, in particular styrene / n-butyl acrylate copolymers, styrene / alkyl methacrylate Copolymers, Acrylonitrile / Styrene / Acrylic Ester Copolymers (ASA), Styrene / Acrylonitrile Copolymers (SAN), Acrylonitrile / Butadiene / Styrene Copolymers (ABS), Styrene / Butadiene Copolymers (SB).
  • poly (alkyl) styrenes for example polystyrene, poly- ⁇ -methylstyrene, styrene / alkyl acrylate copo
  • Suitable polyalkyl acrylates are, for example, polyalkyl acrylates based on iso-butyl acrylate, tert-butyl acrylate and / or ethyl acrylate. If copolymers are used which contain polyalkyl acrylates, furthermore, methyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate and n-butyl acrylate are suitable as monomers.
  • Suitable poly (alkyl) methacrylates are, for example, polyalkyl methacrylates based on n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, tert-butyl methacrylate, ethylhexyl methacrylate, glycidyl methacrylate. dylmethacrylate, methyl methacrylate, n-propyl methacrylate, iso-propyl methacrylate and / or n-pentyl methacrylate. Further, when copolymers containing poly (alkyl) methacrylates are used, hydroxypropyl methacrylate is suitable.
  • Suitable homopolymers and copolymers of .alpha.-olefins are, for example, polyethylene, polypropylene, poly (ethylene / propylene) (EPDM) and also olefin / vinyl acetate copolymers, for example ethylene / vinyl acetate copolymers and olefin / acrylate copolymers, for example ethylene glycol. len / acrylate copolymers.
  • Suitable homopolymers and copolymers of vinyl halides are, for example, polyvinyl chloride, polytrichlorethylene, polytrifluoroethylene and / or polyvinyl fluoride.
  • Suitable homopolymers and copolymers are furthermore homopolymers and copolymers based on melamine-containing compounds, 1,3-butadiene, isoprene or vinyl alcohols (insofar as they are essentially water-insoluble).
  • copolymers of acrylates, methacrylates, vinyl alcohols, polyalcohols and / or vinylaromatics with acrylic acid, maleic acid, fumaric acid, methacrylic acid and / or itaconic acid can be used (provided they are essentially water-insoluble).
  • the at least one substantially water-insoluble polymer is selected from the group consisting of polystyrene, poly- ⁇ -methylstyrene, styrene / alkyl acrylate copolymers, in particular styrene / n-butyl acrylate copolymers, styrene / alkyl methacrylate copolymers, ⁇ Methylstyrene / alkyl acrylate copolymers, ⁇ -
  • Methylstyrene / alkyl methacrylate copolymers poly (alkyl) methacrylates, polyethylene, ethylene / vinyl acetate copolymers, ethylene / acrylate copolymers, polyvinyl chloride, polyalkyl nitrile and polyvinyl acetate, polyurethanes, styrene / butadiene copolymers and styrene / acrylonitrile / butadiene copolymers.
  • the at least one substantially water-insoluble polymer selected from styrene / alkyl acrylate copolymers, in particular styrene / n-butyl acrylate copolymers and styrene / alkyl methacrylate copolymers.
  • Suitable alkyl acrylates used in the styrene / alkyl acrylate copolymers are, for example, n-butyl acrylate, iso-butyl acrylate, tert-butyl acrylate, ethyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, n-hexyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, hydroxypropyl acrylate, lauryl acrylate, methyl acrylate and n-propyl acrylate wherein n-butyl acrylate, ethyl acrylate, methyl acrylate and 2-ethylhexyl acrylate are preferred.
  • Suitable alkyl methacrylates used in the styrene / alkyl methacrylate copolymers are, for example, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, tert-butyl methacrylate, ethylhexyl methacrylate, glycidyl methacrylate, hydroxymethacrylate, hydroxypropyl methacrylate, n-butyl methacrylate.
  • Propyl acrylate, iso-propyl acrylate and n-pentyl methacrylate preferably n-butyl methacrylate, ethylhexyl methacrylate and methyl methacrylate.
  • the proportion of the various monomer units in the abovementioned copolymers is preferably ri a be l.
  • the proportion of styrene in the copolymers is generally from 30 to 100% by weight, preferably from 40 to 95% by weight.
  • the aqueous medium in which the substantially water-insoluble polymer is present is generally water.
  • the aqueous medium may contain, in addition to water, the polymer A and optionally at least one amphiphilic protein further additives, for example additives which are used in the emulsion polymerization of suitable monomers for the preparation of a latex.
  • suitable additives are known to the person skilled in the art, examples of suitable additives and suitable additives being the additives and additives mentioned above with regard to the electrospinning of a polymer solution.
  • the average weight-average particle diameter of the at least one essentially water-insoluble polymer generally being from 1 nm to 2.5 ⁇ m, preferably from 10 nm to 1.2 ⁇ m, particularly preferably from 15 nm to 1 micron.
  • the average weight-average particle diameter of latex particles prepared by emulsion polymerization which in a preferred embodiment can be used in the process according to the invention, is generally from 30 nm to 2.5 ⁇ m, preferably from 50 nm to 1.2 ⁇ m (determined according to W. Scholtan and H Long in Colloid Z.
  • the colloidal suspension preferably used according to the invention may have particles with monomodal particle size distribution of the polymer particles or with bimodal or polymodal particle size distribution.
  • mono-, bi- and polymodal particle size distribution are known to the person skilled in the art.
  • the latex particles can be arranged in any manner known to the person skilled in the art. For example, only particles with gradient structure, core-shell structure, salami structure, multi-core structure, multi-layer structure and raspberry morphology are mentioned.
  • latex also means the mixture of two or more latices. The preparation of the mixture can be carried out by any known method, for example by mixing two latices at any time prior to spinning.
  • the colloidal dispersion in addition to the at least one water-insoluble polymer A and optionally at least one amphiphilic protein, additionally contains at least one water-soluble polymer B, a water-soluble polymer in the sense of the present invention being a polymer having a solubility in water of at least 0.1 wt .-% is understood.
  • the at least one water-soluble polymer B which is preferably additionally present in the colloidal dispersions, can serve as a template polymer.
  • the template polymer serves as a kind of "thickener” for the essentially water-insoluble polymers of the colloidal dispersion.
  • the water-soluble polymer B is generally removed, for example by washing / extraction with water.
  • water-insoluble polymer fibers in particular nano- or mesofibres or textile fabrics, are obtained, without disintegration of the polymer fibers.
  • the water-soluble polymer B may be a homopolymer, copolymer, block copolymer, graft copolymer, star polymer, highly branched polymer, dendrimer or a mixture of two or more of the foregoing types of polymers. According to the findings of the present invention, the addition of at least one water-soluble polymer not only accelerates / promotes fiber formation. Rather, the quality of the resulting fibers is significantly improved.
  • the water-soluble polymers B known to one skilled in the art may be added to the colloidal dispersion of at least one essentially water-insoluble polymer A in an aqueous medium and optionally at least one amphiphilic protein, in particular with polyvinyl alcohol, polyvinylformamide, polyvinylamine, polycarboxylic acid (polyacrylic acid, Polymethacrylic acid), polyacrylamide, polyitaconic acid, poly (2-hydroxyethyl acrylate), poly (N-isopropylacrylamide), polysulfonic acid (poly (2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulfonic acid) or PAMPS), polymethacrylamide, polyalkylene oxides, for Example, polyethylene oxides; Poly-N-vinylpyrrolidone; hydroxymethyl celluloses, hydroxyethylcelluloses; Hydroxypropylcelluloses, carboxymethylcelluloses; maleic; alginates; collagens; Gelatin; Poly (ethyleneimine), polyst
  • the water-soluble polymer B is selected from polyvinyl alcohol, polyethylene oxides, polyvinylformamide, polyvinylamine and poly-N-vinylpyrrolidone.
  • the at least one water-soluble polymer B is generally in an amount of 0 to 25 wt .-%, preferably 0.5 to 20 wt .-%, particularly preferably 1 to 15 wt .-%, based on the at least one water-insoluble polymer A used.
  • the solids content of the colloidal dispersion to be used in a preferred embodiment of the invention is preferably from 5 to 60% by weight, particularly preferably from 10 to 50% by weight and very particularly preferably from 10 to 40% by weight, based on the total weight of the dispersion.
  • the electrospinning process is carried out in the preferred embodiment, when a colloidal dispersion of at least one substantially water-insoluble polymer A is electrostatically spun in an aqueous medium, generally at a temperature of 5 to 90 0 C.
  • the electrospinning process preferably takes place when using a colloidal dispersion at a temperature of from 10 to 70 ° C., more preferably from 15 to 50 ° C.
  • the process temperature depends, inter alia, on the essentially water-insoluble polymer A.
  • the colloidal dispersion used according to one embodiment of the present invention may be electrospun in any manner known to those skilled in the art, for example by extrusion of the dispersion, preferably latex, usually under low pressure through a cannula connected to one pole of a voltage source at a distance from the cannula exit arranged counter electrode.
  • the inner diameter of the cannula is 50 to 500 ⁇ m.
  • variants 1 and 2 are the embodiments referred to below as variants 1 and 2:
  • Variant 1 In electrospinning (electrostatic spinning), the solution to be formulated, colloidal dispersion or melt in an electric field with the strength of generally between 0.01 to 10 kV / cm, preferably between 1 and 6 kV / cm, and particularly preferred between 2 and 4 kV / cm, by squeezing it from one or more cannulas under low pressure. As soon as the electrical forces exceed the surface tension of the drops at the cannula tip (s), the mass transport takes place in the form of a jet on the opposite electrode. The optionally present solvent evaporates in the interelectrode space and the solid of the formulation is then present as fibers on the counter electrode. Spinning can be done in both vertical directions (bottom to top and top to bottom) and in horizontal direction.
  • Variant 2 Another preferred embodiment of the electrospinning process is a cylinder-based plant, e.g. Nanospider of the company Elmarco (Czech Rep.).
  • the solution, dispersion or melt used is in a container in which a metal roller rotates permanently or the spin formulation is metered onto the roller with a separate device.
  • the roller can be smooth, structured or provided with metal wires. In this case, part of the formulation is resistant to the roll surface.
  • the electric field between the roller and the counterelectrode (above the roller) causes the formulation to form liquid jets first, which then lose solvent or solidify the melt on the way to the counterelectrode.
  • the desired nanofiber fleece (fabric) is formed on a substrate (e.g., polypropylene, polyester, or cellulose) that passes between the two electrodes.
  • the electric field generally has the strength specified in Variant 1. Particularly preferably, in the example case in variant 2, the electric field has a strength of about 2.1 kV / cm (82 kV at 25 cm electrode spacing). Spinning can be done in both vertical directions (bottom to top and top to bottom) and in horizontal direction.
  • the process temperature means, irrespective of the electrospinning process carried out (in solution, in the melt or in a colloidal dispersion), the ambient temperature during the electrospinning process between the spin source and the counterelectrode.
  • the spinning source may be, for example, a cannula (for example a needle) or a roller in the electrospinning process.
  • Other suitable spin sources are mentioned in the above-mentioned documents concerning various electrospinning processes.
  • the stability of a fiber layer (textile fabric) formed by the fibers can be further improved, in particular with regard to water and temperature resistance. Suitable crosslinking methods and chemical intermediates are known to those skilled in the art.
  • amphiphilic proteins are used to adjust the hydrophilicity or hydrophobicity of the nano- or mesofibres or textile fabrics produced according to the method of the invention.
  • amphiphilic proteins may be incorporated directly into the nano- or mesofibers or into the fabrics during electrostatic spinning in step (i) of the process of the invention by containing the solution of polymer A, the melt of polymer A or the aqueous colloidal dispersion the polymer A are added and spun directly with electrostatic.
  • the at least one amphiphilic protein in an amount of generally 0.1 to 50 wt .-%, preferably 0.5 to 20 wt .-% , Particularly preferably 2 to 10 wt .-%, based on the at least one polymer A used.
  • the amphiphilic protein is added by mixing the amphiphilic protein with the polymer A and optionally further components such as the abovementioned additives and additives or, if a colloidal dispersion of at least one substantially water-insoluble polymer A is used in an aqueous medium, optionally at least one water-soluble one Polymer B.
  • the direct electrostatic spinning of the at least one amphiphilic protein with the at least one polymer A results in the incorporation of the amphiphilic proteins into the nanofibers or mesofibres or into the textile fabrics formed therefrom. It was found that the incorporation of the amphiphilic proteins has no significant influence on the fiber morphology (shape and diameter of the fibers). By incorporating the amphiphilic proteins, a significant influence on the hydrophilicity or hydrophobicity of the polymer A is achieved. This is reflected in a change in the contact angle towards nano- or mesofibres or textile fabrics produced therefrom which have not been treated with an amphiphilic protein.
  • the contact angles are measured according to the present application with deionized water at 23 ° C. For this purpose, about 3 ⁇ l large drops are placed on the surfaces of the fabric or the nano- or mesofibres, and with an optical contour analysis system, the contact angles formed at 5 points per pattern are determined.
  • the contact angle measurements are carried out using a DSA-10-MK2 apparatus from Krüss GmbH (Germany) and using Software Drop Shape Analysis v. 1.80.1.2. evaluated.
  • the incorporation of the amphiphilic proteins achieves a hydrophobization of the nano- or mesofibers formed from the polymers A or the textile fabrics produced therefrom.
  • the amphiphilic protein is electrostatically directly spun together with the at least one polymer A in step (i) of the process according to the invention
  • a subsequent treatment of the nano produced according to the electrostatic spin process in step (i) or mesofibers or the textile fabrics formed therefrom are treated with a solution of at least one amphiphilic protein.
  • the solution of the amphiphilic proteins may be an organic or aqueous solution, depending on the polymers to be treated or the dissolution properties of the proteins used.
  • the treatment of the nano- or mesofibers or the fabric with the solution of the amphiphilic proteins at temperatures of generally from 4 to 100 0 C, preferably 30 to 90 0 C, most preferably at 60 to 80 0 C.
  • amphiphilic proteins Following treatment of the nano- or mesofibres or fabrics with the solution of amphiphilic proteins, the solvent is removed and the nano- or mesofibers or fabrics can then be dried. Suitable amphiphilic proteins
  • Suitable amphiphilic proteins are preferably selected from amphiphilic self-assembling proteins and hydrophobins.
  • Hydrophobins are small proteins of about 100 to 150 amino acids, which occur, for example, in filamentous fungi such as Schizophyllum commune. They usually have 8 cysteine units in the molecule. Hydrophobins can be isolated from natural sources, but they can also be obtained by means of genetic engineering, as disclosed, for example, in WO 2006/082251, WO 2006/131564 or WO 2006/131478.
  • hydrophobins As emulsifiers, thickeners, surface-active substances, for hydrophilizing hydrophobic surfaces, for improving the water resistance of hydrophilic substrates, for producing oil-in-water emulsions or for oil-in-oil emulsions. Emulsions.
  • EP-A 1 252 516 discloses the coating of various substrates with a hydrophobin-containing solution at a temperature of 30 to 80 0 C. Furthermore, the use of hydrophobins as demulsifier (WO 2006/103251), inhibitors as evaporation (WO was 2006, for example / 128877) or pollution inhibitor (WO 2006/103215) have already been proposed.
  • WO 2006/131478 discloses a process for coating fibrous substrates selected from textile substrates and leather using at least one hydrophobin.
  • hydrophobins are to be understood below to mean polypeptides of the general structural formula (I)
  • X is selected for each of the 20 naturally occurring amino acids (Phe, Leu, Ser, Tyr, Cys, Trp, Pro, His, GIn, Arg, Ne Met, Thr, Asn, Lys, VaI, Ala, Asp, Glu, GIy) can stand.
  • the radicals X may be the same or different.
  • the indices standing at X each represent the number of amino acids in the respective subsequence X
  • C stands for cysteine, alanine, serine, glycine, methionine or threonine, at least four of the radicals named C being cysteine
  • the indices n and m independently represent natural numbers between 0 and 500, preferably between 15 and 300.
  • polypeptides according to the formula (I) are further characterized by the property that at room temperature after coating a glass surface, they increase the contact angle of a water droplet of at least 20 °, preferably at least 25 ° and particularly preferably 30 °, in each case compared with the contact angle an equally large drop of water with the uncoated glass surface.
  • the amino acids designated C 1 to C 8 are preferably cysteines. However, they can also be replaced by other amino acids of similar space filling, preferably by alanine, serine, threonine, methionine or glycine. However, at least four, preferably at least 5, more preferably at least 6 and in particular at least 7, of the positions C 1 to C 8 should consist of cysteines. Cysteines can either be reduced in the proteins according to the invention or form disulfide bridges with one another. Particularly preferred is the intramolecular formation of CC bridges, in particular those with at least one, preferably 2, more preferably 3 and most preferably 4 intramolecular disulfide bridges. In the exchange of cysteines described above by amino acids of similar space filling, it is advantageous to exchange in pairs those C positions which are capable of forming intramolecular disulfide bridges with one another.
  • cysteines, serines, alanines, glycines, methionines or threonines are also used in the positions marked X, the numbering of the individual C positions in the general formulas may change accordingly.
  • X, C and the indices standing at X and C have the above meaning
  • the indices n and m are numbers between 0 and 350, preferably 15 to 300
  • the proteins further by the above-mentioned Distinguish contact angle change and it is still at least 6 of the radicals named C is cysteine. Most preferably, all of the C radicals are cysteine.
  • the proteins are further characterized by the abovementioned contact angle change, and at least 6 of the C named residues are cysteine. Most preferably, all of the C radicals are cysteine.
  • the radicals X n and X m may be peptide sequences that are naturally also linked to a hydrophobin. However, one or both of the residues may be peptide sequences that are not naturally linked to a hydrophobin. Including such radicals X N and / or X m are to be understood, in which a naturally occurring in a hydrophobin peptide sequence is extended by a non-naturally occurring in a hydrophobin peptide sequence.
  • X n and / or X m are naturally non-hydrophobin-linked peptide sequences, such sequences are generally at least 20, preferably at least 35 amino acids long. They may, for example, be sequences from 20 to 500, preferably 30 to 400 and particularly preferably 35 to 100 amino acids. Such a residue, which is not naturally linked to a hydrophobin, will also be referred to below as a fusion partner.
  • the proteins may consist of at least one hydrophobin part and one fusion partner part which in nature do not coexist in this form. Fusion hydrophobins from fusion partner and hydrophobin part are described, for example, in WO 2006/082251, WO 2006/082253 and WO 2006/131564.
  • the fusion partner portion can be selected from a variety of proteins. Only a single fusion partner can be linked to the hydrophobin moiety, or several fusion partners can also be linked to a hydrophobin moiety, for example at the amino terminus (X n ) and at the carboxy terminus (X m ) of the hydrophobin moiety. However, it is also possible, for example, to link two fusion partners with a position (X n or X m ) of the protein according to the invention.
  • fusion partners are proteins which occur naturally in microorganisms, in particular in Escherischia coli or Bacillus subtilis.
  • fusion partners are the sequences yaad (SEQ ID NO: 16 in WO 2006/082251), yaae (SEQ ID NO: 18 in WO 2006/082251), ubiquitin and thioredoxin.
  • fragments or derivatives of said sequences which comprise only a part, for example 70 to 99%, preferably 5 to 50%, and particularly preferably 10 to 40% of said sequences, or in which individual amino acids or nucleotides are opposite the said sequence are changed, wherein the percentages in each case refers to the number of amino acids.
  • the fusion hydrophobin in addition to said fusion partner as one of the groups X n or X n , or as a terminal component of such a group on a so-called affinity domain (affinity tag / affinity tail) on.
  • affinity domains affinity tag / affinity tail
  • anchor groups which can interact with certain complementary groups and can serve the easier workup and purification of the proteins.
  • affinity domains have (His) k , (Arg) k , (Asp) k , (Phe) k or (Cys) k groups, k generally being a natural number from 1 to 10. It may preferably be a (His) k group, where k is 4 to 6.
  • the group X n and / or m X may consist exclusively of such an affinity domain or a naturally or not naturally have a hydrophobicity linked radical X n and X m is extended by a terminal affinity domain.
  • hydrophobins used according to the invention may also be modified in their polypeptide sequence, for example by glycosylation, acetylation or else by chemical crosslinking, for example with glutaraldehyde.
  • hydrophobins for practicing the present invention are the dewA, rodA, hypA, hypB, sc3, basfl, basf2 hydrophobins. These hydrophobins including their sequences are disclosed, for example, in WO 2006/082251. Unless stated otherwise, the sequences given below refer to the sequences disclosed in WO 2006/082,251. An overview table with the SEQ ID numbers can be found in WO 2006/082 251 on page 20.
  • fusion proteins yaad-Xa-dewA-his SEQ ID NO: 20
  • yaad-Xa-rodA-his SEQ ID NO: 22
  • yaad-Xa-basfl-his SEQ ID NO: 24
  • polypeptide sequences given in parentheses and the nucleic acid sequences coding therefor, in particular the sequences according to SEQ ID NO: 19, 21, 23.
  • yaad-Xa-dewA-his SEQ ID NO: 20
  • SEQ ID NO: 20 can be used.
  • proteins which, starting from the amino acid sequences shown in SEQ ID NO. 20, 22 or 24 shown by exchange, insertion or deletion of at least one, up to 10, preferably 5, more preferably 5% of all amino acids, and still have the biological property of the starting proteins at least 50%, are particularly preferred embodiments.
  • the biological property of the proteins is hereby understood as the change in the contact angle already described by at least 20 °.
  • Particularly suitable derivatives for carrying out the present invention are from yaad-XadewA-his (SEQ ID NO: 20), yaad-Xa-rodA-his (SEQ ID NO: 22) or yaad-Xa-basfl-his (SEQ ID NO: 24) derivatives derived from truncation of the yaad fusion partner.
  • yaad-XadewA-his SEQ ID NO: 20
  • yaad-Xa-rodA-his SEQ ID NO: 22
  • yaad-Xa-basfl-his SEQ ID NO: 24
  • the truncated residue should comprise at least 20, preferably at least 35, amino acids.
  • a truncated radical having 20 to 293, preferably 25 to 250, particularly preferably 35 to 150 and for example 35 to 100 amino acids can be used.
  • An example of such a protein is yaad40-Xa-dewA-his (SEQ ID NO: 26 in PCT / EP2006 / 064720), which has a 40 amino acid truncated yaad residue.
  • a cleavage site between the hydrophobin and the fusion partner or the fusion partners can be used to cleave off the fusion partner and release the pure hydrophobin in underivatized form (for example by BrCN cleavage to methionine, factor Xa, enterokinase, thrombin, TEV cleavage Etc.).
  • hydrophobins used in the invention can be prepared chemically by known methods of peptide synthesis, such as by Merrifield solid phase synthesis.
  • Naturally occurring hydrophobins can be isolated from natural sources by suitable methods. As an example, let Wösten et. al., Eur. J. Cell. Bio. 63, 122-129 (1994) or WO 1996/41882. A genetic engineering preparation for hydrophobins without fusion partner from Talaromyces thermophilus is described by US 2006/0040349.
  • fusion proteins can preferably be carried out by genetic engineering methods in which a nucleic acid sequence coding for the fusion partner and a hydrophobin part, in particular DNA sequence, are combined in such a way that the desired protein is produced in a host organism by gene expression of the combined nucleic acid sequence.
  • a production method for example, is disclosed by WO 2006/082251 or WO 2006/082253.
  • the fusion partners greatly facilitate the production of hydrophobins. Fusion hydrophobins are produced in genetically engineered processes with significantly better yields than hydrophobins without fusion partners.
  • the fusion hydrophobins produced by the host organisms according to the genetic engineering process can be worked up in a manner known in principle and purified by known chromatographic methods.
  • the simplified work-up and purification process disclosed in WO 2006/082253, pages 1 1/12 can be used.
  • the fermented cells are first separated from the fermentation broth, digested and the cell debris of the inclusion bodies (inclusion bodies) separated.
  • inclusion bodies for example by acids, bases and / or detergents can be digested in a manner known in principle in order to release the fusion hydrophobins.
  • the inclusion bodies with the fusion hydrophobins used according to the invention can generally be completely dissolved within about 1 h already using 0.1 M NaOH.
  • the solutions obtained can - if necessary after setting the desired pH - are used without further purification for carrying out this invention.
  • the fusion hydrophobins can also be isolated from the solutions as a solid.
  • the isolation can preferably be effected by means of spray granulation or spray drying, as described in WO 2006/082253, page 12.
  • the products obtained by the simplified work-up and purification process, apart from residues of cell debris, usually comprise about 80 to 90% by weight of proteins.
  • the amount of fusion hydrophobins is generally from 30 to 80% by weight relative to the amount of all proteins.
  • the isolated products containing fusion hydrophobins can be stored as solids and dissolved for use in the respective desired media.
  • the fusion hydrophobins can be used as "pure" hydrophobins for the practice of this invention. Cleavage is advantageously carried out after isolation of the inclusion bodies and their dissolution.
  • amphiphilic proteins which can be used in the method according to the invention are amphiphilic self-assembling proteins.
  • Amphiphilic, self-assembling proteins are composed of polypeptides composed of amino acids, in particular of the 20 naturally occurring amino acids.
  • the amino acids may also be modified, for example, acetylated, glycosylated, farnesylated. It is suitable to use phage inhibiting protein e, e.g. C16 spider silk proteins are disclosed in WO 2007/082936.
  • the amphiphilic self-assembling proteins are spider silk proteins.
  • the spider silk proteins could be isolated in their original form from spiders.
  • suitable proteins are silk proteins that could be isolated from the spider's "major ampullate” gland
  • Preferred silk proteins are ADF3 and ADF4 from the "Araneus diadematus” major ampullate gland (Guerette et al., Science 272, 5258: 112-5 (1996)).
  • Equally suitable proteins for use in the method according to the invention are natural or synthetic proteins which are derived from natural silk proteins and which have been produced heterologously in prokaryotic or eukaryotic expression systems using genetic engineering working methods.
  • prokaryotic expression organisms are Escherichia coli, Bacillus subtilis, Bacillus megaterium, Corynebacterium glutamicum and others.
  • Nonlimiting examples of eukaryotic expression organisms are yeasts such as Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris and other filamentous fungi such as Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Aspergillus nidulans, Trichoderma reesei, Acremonium chrysogenum and other mammalian cells such as Heia cells, COS cells, CHO cells and others, insect cells such as Sf9 cells, MeL cells and others.
  • yeasts such as Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris and other filamentous fungi such as Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Aspergillus nidulans, Trichoderma reesei, Acremonium chrysogenum and other mammalian cells such as Heia cells, COS cells, CHO cells and others, insect cells such as Sf9 cells, MeL cells and others.
  • Synthetic proteins which are based on repeating units of natural silk proteins are particularly preferably used in the process according to the invention.
  • these may additionally contain one or more natural non-repetitive silk protein sequences (Winkler and Kaplan, J. Biotechnol., 74: 85-93 (2000)).
  • synthetic spider silk proteins based on repeating units of natural spider silk proteins are preferred.
  • synthetic repetitive spider silk protein sequences these may additionally contain one or more natural non-repetitive spider silk protein sequences.
  • C16 protein (Hümmerich et al., Biochemistry, 43 (42): 13604-13612 (2004)).
  • This protein has the polypeptide sequence shown in SEQ ID NO: 1 in WO 2007/082936.
  • functional equivalents, functional derivatives and salts of this sequence are also preferred.
  • Functional equivalents, functional derivatives and salts of this sequence are to be understood as meaning the functional equivalents, functional derivatives and salts as defined in WO 2007/082936.
  • amphiphilic self-assembling proteins are disclosed in unpublished prior PCT application Serial No. PCT / EP2008 / 057526 (date of application: June 16, 2008). Particularly suitable synthetic reactive proteins are described below, with the S16 and R16 proteins being particularly preferred.
  • N is a natural integer with 2 ⁇ n ⁇ 12.
  • Repetitive proteins according to the present application are characterized in that at least 60%, preferably at least 80% of their amino acid sequence consists of repeating units.
  • a repeat unit is an amino acid sequence of 7-100, preferably 12-60, and more preferably 1-5 amino acids in length, within a protein several times as an identical sequence or as a variation of 70%, preferably at least 80%, and most preferably at least 90% identity occurs.
  • Repetitive proteins according to the present invention may contain identical copies or variations of a single or multiple different amino acid sequences.
  • the repeating units may be linked by linkers which preferably contain 1 to 30 amino acids, more preferably 1 to 20 amino acids.
  • the amino acid sequence of a linker can be derived from other proteins, preferably structural proteins, or have no natural role model or be completely absent.
  • any number of repeat units preferably 1-100, more preferably, 1-0-65, and most preferably 15-35, may be joined together.
  • consensus sequence refers to an amino acid sequence that frequently contains amino acids occurring at a particular position, other amino acids being unspecified but replaced by the wild-type X term instead of the commonly used one-letter code for amino acids.
  • the one-letter code for amino acids used herein is known to those skilled in the art.
  • the ratio of the number of consensus sequences (I) to the number of consensus sequences (II) within 60%, preferably at least 80% of the repeat units of the repetitive protein is less than five and greater than two.
  • the ratio of the number of consensus sequences (I) to the number of consensus sequences (II) within 60%, preferably at least 80% of the repeat units of the repetitive protein is equal to or less than two and greater than one, preferably two.
  • the ratio of the number of consensus sequences (I) to the number of consensus sequences (II) within 60%, preferably at least 80% of the repeat units of the repetitive protein is equal to or less than one, preferably equal to one. In one embodiment, 60%, preferably at least 80% of the repeating units of the repetitive protein contain the partial sequence GGRPSDTYG or GGRPSSSYG.
  • the repetitive proteins contain the repeat units PGSSAAAAAAASGPGQGQGQGQGQGGRPSDTYG or SAAAAAAAGPGGGNGGRPSDTYGAPGGGNGGRPSSSYG.
  • the repetitive protein according to the invention contains amino terminal or carboxy terminal a peptide sequence of 4-30 and particularly preferably 5-15 amino acids in length, which serves to detect the protein by immunoblotting or to purify the protein via affinity chromatography.
  • peptide sequences are 6xHis tag (HHHHHH), T7 tag (MASMTGGQQMG), S-tag (KETAAAKFERQHMDS), c-Myc tag (EQKLISEEDL), Strep tag (WSHPQFEK), or HA tag (YPYDVPDYA ) (Terpe, Appl Microbiol Biotechnol; 60 (5): 523-33 (2003)).
  • Amino acid sequences may be inserted between the protein according to the invention and the additional peptide sequence, which allow the chemical or enzymatic cleavage of the peptide sequence.
  • amino acid sequence of the repetitive protein of SEQ ID NO 2 or parts of this sequence corresponds.
  • amino acid sequence of the repetitive protein of SEQ ID NO 4 or parts of this sequence corresponds.
  • repetitive proteins can be carried out by expression of natural gene sequences which have been molecular-biologically modified in order to obtain the structure according to the invention. Methods for the isolation and modification of natural gene sequences are known to the person skilled in the art.
  • the production of the repetitive proteins preferably takes place by expression of synthetically produced gene sequences.
  • One way of producing synthetic gene sequences is in Huemmerich et al., Biochemistry. 43 (42): 13604-12, (2004).
  • Preferred nucleic acid sequences are SEQ ID NO 1 and SEQ ID NO 3.
  • Non-limiting examples of prokaryotic expression organisms are Escherichia coli, Bacillus subtilis, Bacillus megaterium, Cory- nebacterium glutamicum and others.
  • Nonlimiting examples of eukaryotic expression organisms are yeasts such as Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris and others, filamentous fungi such as Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Aspergillus nidulans, Trichoderma reesei, Acremonium chrysogenum and others, mammalian cells such as Heia cells, COS cells, CHO Cells, among others, insect cells such as Sf9 cells, MEL cells, among others, plants or plant cells such as Solanum tuberosum, Nicotiana et al.
  • yeasts such as Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris and others
  • filamentous fungi such as Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Aspergillus nidulans, Trichoderma reesei, Acremonium chrysogenum and others
  • mammalian cells such as He
  • the present invention relates to a process for the production of nano- or mesofibres or textile fabrics containing nano- or mesofibers, comprising the step:
  • Suitable essentially water-insoluble polymers A and suitable electrostatic spin processes for spinning a colloidal dispersion of at least one essentially water-insoluble polymer A in an aqueous medium suitable amphiphilic, self-assembling proteins, suitable hydrophobins and a suitable process for electrostatic spinning in the presence of at least one amphiphilic protein are described above called.
  • nano- or mesofibers can be obtained or directly textile fabrics containing nano- or mesofibres. Suitable processes for the production of the textile fabrics and the nano- or mesofibers are mentioned above.
  • a further subject of the present invention therefore relates to nano- or mesofibres obtainable by the process according to the invention and to textile fabrics obtainable by the process according to the invention.
  • the nano- or mesofibres or the textile fabrics are characterized in that their hydrophobicity or hydrophilicity can be adjusted in a targeted manner by the amphiphilic protein present.
  • the diameter of the nano- or mesofibers according to the invention is preferably 10 nm to 50 ⁇ m, particularly preferably 50 nm to 2 ⁇ m and very particularly preferably 100 nm to 1 ⁇ m.
  • the length of the fibers depends on the purpose and is usually 50 microns to several kilometers.
  • the textile fabrics according to the invention can be produced directly in the electrospinning process, for example by forming the polymer threads formed in the electrospinning process on a treadmill to form a nonwoven layer be filed.
  • the nano- or mesofibres formed according to the electrospinning process according to the invention can be subsequently woven into textile fabrics.
  • the textile fabrics can be constructed exclusively from the nano- or mesofibers according to the invention.
  • the textile fabrics may contain conventional fibers known to the person skilled in the art.
  • the textile fabric according to the invention is constructed from conventional fibers and has a support (layer) which contains the polymer fibers according to the invention. It is furthermore possible, for example, for the textile fabric to be constructed from a mixture of conventional fibers and nano- or mesofibers according to the invention.
  • amphiphilic proteins according to the invention during the production process of the textile fabrics or by treatment of the textile fabrics or nano- or mesofibers according to the invention with the at least one amphiphilic protein results in a change in contact angle relative to the corresponding untreated textile fabrics or nano- or mesofibers or in Absence of amphiphilic proteins produced fabric or nano or mesofibers of generally at least +/- 10 °, preferably at least +/- 20 °, more preferably at least +/- 30 ° reached.
  • a contact angle change of generally at least + 10 °, preferably at least + 20 °, more preferably at least + 30 ° is achieved
  • a contact angle change of generally at least -10 °, preferably at least -20 ° is particularly preferred at least -30 °.
  • the contact angle measurements are made as described above.
  • the hydrophobicity or hydrophilicity of the fabrics constructed of nano- or mesofibers depending on the desired application.
  • the hydrophobing can provide improved soil repellency or improved filtration properties of the fibers or fabrics.
  • the textile fabrics according to the invention and the nano- or mesofibers according to the invention themselves can be used for numerous applications.
  • Preferred applications are selected from the group consisting of the use in the following applications: filters or filter parts, non-wovens, nonwovens, in particular for gas, air and / or liquid filtration, technical or household textiles or components or Coatings of such textiles as wipes, facial tissues, clothing, cleaning textiles, hygiene articles, medical textiles, etc., coatings of packaging, for example coatings of paper, for use in wound healing or as wound dressing, for the transport or release of active ingredients.
  • the nano- or mesofibers according to the invention are used in the form of the textile fabrics of the invention.
  • the nano- or mesofibers according to the invention themselves, for example as additives (fillers) for polymers or as precursors for the production of other fibers and continuous layers.
  • 161 g aqueous solution of an amphiphilic protein (batch 1: 1, 7 wt .-% aqueous solution of hydrophobin A, 2: 1, 9 wt .-% aqueous solution of hydrophobin B, batch 3: 2.9 wt. -% aqueous solution of the protein S16, batch 4: 3.5 wt .-% aqueous solution of the spider silk protein C16.
  • Hydrophobin A fusion hydrophobin with the complete fusion partner yaad: yaad-Xa-dewA-his (SEQ ID NO: 20 in WO2006 / 082 251)
  • hydrophobin B fusion hydrophobin with one on 40 amino acids shortened
  • Spider silk protein C16 SEQ ID NO: 1 in WO 2007/082936 Protein S16: SEQ ID NO: 4 in the present application (SEQ ID NO: 4 in the non-prepublished prior PCT application with the
  • Table 1 summarizes the concentrations of the individual components in the formulation used for electrospinning and in the solid.
  • a solution is prepared containing 240 g of a styrene / butyl acrylate copolymer (50: 50) in the form of an aqueous dispersion (50 wt .-%) (Acronal 290D ®) and 99 g of polyvinylformamide contains (A5 / 35) in the form a 5.05% by weight aqueous solution, wherein the polyvinylformamide has a weight average molecular weight of 3,000,000.
  • a styrene / butyl acrylate copolymer 50: 50
  • an aqueous dispersion 50 wt .-%)
  • polyvinylformamide contains (A5 / 35) in the form a 5.05% by weight aqueous solution, wherein the polyvinylformamide has a weight average molecular weight of 3,000,000.
  • Nanoturavliese are manufactured in a Nanospider Elektrospin plant of the company Elmarco (Czech Republic).
  • the working principle of the system is shown schematically in Fig. 1.
  • the dispersion used according to the batches or corresponding to the comparative batch is in a container with the dissolved proteins in which a smooth metal roller rotates permanently. In this case, part of the formulation is resistant to the roll surface.
  • the electric field between the roller and the counter electrode (above the roller) causes the formulation to form nanofibers.
  • the desired nanofiber fleece is formed on a polypropylene substrate that passes between the two electrodes.
  • the electric field is approximately 2.1 kV / cm (82 kV at 25 cm electrode spacing) in all batches and the comparative batch.
  • Fig. 1 mean: G counter electrode S substrate
  • the amphiphilic proteins hydrophobin A and hydrophobin B as well as the amphiphilic proteins S16 and C16 from aqueous solution together with the styrene / butyl acrylate copolymer are processed into nanofiber nonwovens, whereas in the comparative batch no amphiphilic protein is added , The properties of the produced nonwovens (textile fabrics) were then checked by means of contact angle analysis.
  • the contact angles are measured according to the present application with deionized water at 23 ° C. For this purpose, about 3 ⁇ l large drops are placed on the surfaces of the fabric or the nano- or mesofibres, and with an optical contour analysis system, the contact angles formed at 5 points per pattern are determined.
  • the contact angle measurements are carried out using a DSA-10-MK2 apparatus from Krüss GmbH (Germany) and using Software Drop Shape Analysis v. 1.80.1.2. evaluated.
  • a contact angle measurement in the finished nonwovens results in all the webs according to the invention resulting from the formulations (1 to 4) their significant hydrophobization, which is shown in Table 2. Furthermore, there is a delayed sinking in of water drops which are deposited on the nonwoven surface.
  • Tab. 2 Contact angle measurement of water droplets deposited on the fabrics made of fibers. In each case three different individual measurements were carried out and then the average values were calculated therefrom.
  • Pieces of the nonwovens according to the invention are treated with Western Blocking Reagent (Roche, 10 ⁇ conc) for 30 minutes and then washed twice with TTBS buffer (20 mM tris (hydroxymethyl) aminomethane; 150 mM NaCl, pH 7.5; , 05% polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate) and once with TBS buffer (20 mM Tris (hydroxymethyl) aminomethane; 150 mM NaCl, pH 7.5) for 5 minutes each.
  • Western Blocking Reagent (Roche, 10 ⁇ conc) for 30 minutes and then washed twice with TTBS buffer (20 mM tris (hydroxymethyl) aminomethane; 150 mM NaCl, pH 7.5; , 05% polyoxyethylene (20) sorbitan monolaurate) and once with TBS buffer (20 mM Tris (hydroxymethyl) aminomethane; 150 mM NaCl, pH 7.5) for 5 minutes each.
  • the incubation of the webs is carried out with an antibody directed against the existing respectively in these proteins T7 tag sequence antibody (T7-tag ® Antibody AP Conjugate, Novagen, US) to which the enzyme alkaline phosphatase is coupled and which is diluted 1: 1000 in 20 ml of TBS buffer.
  • T7 tag sequence antibody T7-tag ® Antibody AP Conjugate, Novagen, US
  • the nonwovens containing hydrophobin A and B are first incubated with an antibody directed against the His-tag sequence contained in these proteins (Monoclonal Anti HexaHis Antibody, Sigma, Germany). This is followed by the specific recognition and binding of a second enzyme-linked antibody (Anti Mouse IgG AP Antibody, Sigma, Germany) to the first antibody.
  • the batches are then washed twice with TTBS buffer and once with TBS buffer for 5 minutes each.
  • the reaction of the alkaline phosphatase coupled to the respective last antibody is started by addition of a substrate solution (NBT / BCIP system, Roche AG, Germany).
  • NBT / BCIP system Roche AG, Germany.
  • To prepare the alkaline phosphatase substrate 1 tablet of NBT / BCIP is dissolved in 50 ml of water. The reaction mixtures are then incubated until the clearly visible red-violet color and then stopped by washing away the substrate solution. The staining of the nonwovens thus allows conclusions about the enzyme activity and thus the presence of the bound antibodies.
  • the illustrated assay shows that nonwovens according to the invention have significantly stronger red-violet coloration than the identically treated comparative formulation (FIG. 2).
  • Fig. 2 Immunological detection of amphiphilic proteins in styrene / butyl acrylate nonwovens by means of specific antibodies. A red-violet dyeing of the nonwovens indicates an antibody reaction and thus the presence of the amphiphilic proteins:
  • a 4 batch 4 (C16 spider silk protein) Electron micrographs of the nonwovens produced by adding the amphiphilic proteins (according to runs 1 to 4) show no significant differences to the nonwoven prepared according to the comparative batch.
  • FIGS. 3A-D The webs according to the invention are shown in FIGS. 3A-D and the web according to the comparative example is shown in FIG. 3E.
  • 3A shows the inventive nonwoven according to approach 1
  • FIG. 3B the nonwoven according to the invention according to approach 2
  • FIG. 3C the inventive nonwoven according to approach 3
  • FIG. 3D the nonwoven according to the invention according to approach 4
  • FIG. 3E the nonwoven according to the comparative approach
  • FIG. 3 Electron micrographs of protein-containing nonwovens: In FIG. 3 A-E:
  • nonwovens produced from polymers can be subsequently modified by protein coating.
  • hydrophobic nonwovens of the impact polystyrene HiPS 495F are used.
  • Example 1 The processing of the approach to a nanofiber nonwoven fabric is carried out as described in Example 1 by electrospinning the polystyrene solution by means of Nanospider Elektrospinn plant Elmarco (Czech Republic). The following spinning parameters are applied: electrode distance 25cm, voltage: 82 kV, roller rotation speed 50 Hz, relative humidity 48%, temperature: 23 ° C.
  • Tab. 3 Contact angle measurement of water droplets, which are deposited on the fiber webs. In each case at least two different individual measurements are carried out and then the average values are calculated therefrom.
  • the detection of the proteins used in the nonwoven fabric is carried out as described in Example 1 by antibodies. The same antibodies are selected and the experiments are carried out under the conditions described in Example 1.
  • the red-violet coloration of the hydrophobin B or C16 spider silk protein-treated nonwovens clearly occurring in this experiment compared to the control batch without protein clearly shows that a surface coating of the nonwovens with the proteins has taken place (FIG. 4).
  • Fig. 4 Immunological detection of protein coating on polystyrene nonwovens by means of specific antibodies. A red-violet dyeing of the nonwovens indicates an antibody reaction and thus the presence of the amphiphilic proteins:
  • V control compound (without protein) A 1 batch 1 (hydrophobin A) A 2 batch 2 (hydrophobin B)

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Abstract

Verfahren zur Herstellung von Nano- oder Mesofasern und/oder textilen Flächengebilden enthaltend Nano- oder Mesofasern umfassend den Schritt: i) elektrostatisches Verspinnen von mindestens einem Polymer A, wobei das Polymer in Gegenwart mindestens eines amphiphilen Proteins versponnen wird und/oder die Nano- oder Mesofasern und/oder das textile Flächengebilde mit mindestens einem amphiphilen Protein behandelt werden, Nano- oder Mesofasern erhältlich durch das erfindungsgemäße Verfahren, textile Flächengebilde erhältlich durch das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Verwendung der Nano- oder Mesofasern bzw. der textilen Flächengebilde.

Description

Modifizierung von Nano- oder Mesofasern oder textilen Flächengebilden hergestellt mittels Elektrospinnen mit amphiphilen Proteinen
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Nano- oder Mesofasern und/oder textilen Flächengebilden enthaltend Nano- oder Mesofasern umfassend den Schritt: i) elektrostatisches Verspinnen von mindestens einem Polymer A, wobei das Polymer A in Gegenwart mindestens eines amphiphilen Proteins versponnen wird und/oder die Nano- oder Mesofasern und/oder das textile Flächengebilde mit mindestens einem amphiphilen Protein behandelt werden, Nano- oder Mesofasern erhältlich durch das erfindungsgemäße Verfahren, textile Flächengebilde erhältlich durch das erfindungsgemäße Verfahren sowie die Verwendung der Nano- oder Mesofasern bzw. der textilen Flächengebilde.
Zur Herstellung von Nano- und Mesofasern sind dem Fachmann eine Vielzahl an Verfahren bekannt, von denen dem elektrostatischen Spinn-Verfahren („Elektrospinnen") eine wesentliche Bedeutung zukommt. Bei diesem Verfahren, welches zum Beispiel von D. H. Reneker, H. D. Chun in Nanotechn. 7 (1996), Seite 216 f. beschrieben ist, wird üblicherweise eine Polymerschmelze oder eine Polymerlösung an einer als Elektrode dienenden Kante einem hohen elektrischen Feld ausgesetzt. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Polymerschmelze oder Polymerlösung in einem elektrischen Feld unter geringem Druck durch eine mit einem Pol einer Spannungsquelle verbundene Kanüle extrudiert wird. Aufgrund der dadurch erfolgenden elektrostatischen Aufladung der Polymerschmelze oder Polymerlösung entsteht ein auf die Gegenelektrode gerichteter Materialstrom, der sich auf dem Wege zur Gegenelektrode verfestigt. In Abhängigkeit von den Elektrodengeometrien werden mit diesem Verfahren Vliese bzw. sogenannten Nonwovens oder Ensembles geordneter Fasern erhalten.
Bei den Elektrospinn-Verfahren unter Einsatz von Polymerlösungen müssen die zu verspinnenden Polymere zunächst in Lösung gebracht werden. Für wasserunlösliche Polymere wie Polyamide, Polyolefine, Polyester oder Polyurethane müssen daher nicht-wässrige Lösungsmittel eingesetzt werden. Bei wasserlöslichen Polymeren, wie Polyvinylalkohol, PoIy- ethylenoxid, Polyvinylpyrrolidon oder Hydroxypropylcellulose, kann zwar auf den Einsatz nicht-wässriger Lösungsmittel verzichtet werden. Jedoch sind die auf diese Weise erhaltenen Fasern naturgemäß in Wasser löslich, weshalb deren technische Anwendung stark eingeschränkt ist.
Neben der Herstellung von Nano- bzw. Mesofasern durch Elektrospinnen von Polymerschmelzen oder Polymerlösungen ist des Weiteren ein Verfahren zum Elektrospinnen wäss- riger kolloidaler Polymerdispersionen bekannt. So betrifft WO 2006/089522 A1 ein Verfahren zur Herstellung von Polymerfasern, wobei eine kolloidale Dispersion wenigstens eines im Wesentlichen wasserunlöslichen Polymers in einem wässrigen Medium elektroversponnen wird. In diesem Verfahren ist es erstmals gelungen, wässrige Polymerdispersionen mittels eines Elektrospinn-Verfahrens zu verspinnen, wobei Polymerfasern, insbesondere Nano- oder Mesofasern, erhalten werden.
Auch WO 2008/022993 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polymerfasern, wobei kolloidale Dispersionen wenigstens eines im Wesentlichen wasserunlöslichen Polymers in einem wässrigen Medium elektroversponnen werden. Dabei enthalten die kolloidalen Dispersionen mindestens ein nicht-ionisches Tensid.
In WO 2006/13148 ist die Beschichtung von faserigen Substraten, ausgewählt aus textilen Substraten und Leder, mit Hydrophobinen offenbart.
Ein wesentlicher Anwendungsbereich der durch Elektrospinnen hergestellten Nano- oder Mesofasern ist die Herstellung von textilen Flächengebilden, die diese Nano- oder Mesofasern enthalten. Diese textilen Flächengebilde können in zahlreichen verschiedenen Anwendungsbereichen eingesetzt werden, zum Beispiel zur Herstellung von Filtern bzw. Filterteilen, Non-wovens, Vliesstoffen, technischen bzw. Haushaltstextilien, Reinigungsprodukten, Medizintextilien, Hygieneprodukten bzw. Beschichtungen oder/und Bestandteilen von oben erwähnten Artikeln, Zellkulturträgern, Katalysatorträgern usw. In Abhängigkeit von dem Anwendungsbereich der Nano- oder Mesofasern ist es wünschenswert, die Hydrophilie bzw. Hydrophobie der Nano- oder Mesofasern bzw. der daraus erhaltenen textilen Flächengebilde optimal einzustellen. Je nachdem welches Elektrospinn-Verfahren zur Herstellung der Nano- oder Mesofasern verwendet wird, ist es jedoch nicht möglich, die Einstellung der Hydrophilie bzw. Hydrophobie durch beliebige Auswahl der eingesetzten Polymere vorzunehmen.
Daher ist es wünschenswert, die Hydrophobie bzw. Hydrophilie der Nano- oder Mesofasern oder der daraus hergestellten textilen Flächengebilde gezielt einstellen zu können.
Die Aufgabe der vorliegenden Anmeldung ist daher die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung von Nano- oder Mesofasern oder textilen Flächengebilden, wobei die Hydrophilie bzw. Hydrophobie der Nano- oder Mesofasern bzw. der textilen Flächengebilde gezielt eingestellt werden kann, sowie die Bereitstellung der entsprechenden Nano- oder Mesofasern bzw. textilen Flächengebilde mit gezielt eingestellter Hydrophobie bzw. Hydrophilie.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung von Nano- oder Mesofasern oder textilen Flächengebilden enthaltend Nano- oder Mesofasern gelöst, umfassend den Schritt:
(i) Elektrostatisches Verspinnen von mindestens einem Polymer A, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer A in Gegenwart mindestens eines amphiphilen Proteins versponnen wird und/oder die Nano- oder Mesofasern und/oder das textile Flächengebilde mit mindestens einem amphiphilen Protein behandelt werden.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung sind unter amphiphilen Proteinen solche Proteine zu verstehen, die sowohl hydrophile als auch hydrophobe Bereiche aufweisen. In Abhängigkeit von der Hydrophilie bzw. Hydrophobie des eingesetzten Polymers A können die amphiphilen Proteine somit mit ihrem hydrophilen Bereich oder ihrem hydrophoben Bereich mit dem Polymer A wechselwirken und das Polymer so entweder hydrophilieren oder hydrophobieren.
Elektrostatisches Verspinnen von mindestens einem Polymer A
Das elektrostatische Verspinnen von mindestens einem Polymer A kann auf jede dem Fachmann bekannte Weise erfolgen. Das bedeutet, dass das elektrostatische Verspinnen ein elektrostatisches Verspinnen einer Polymerschmelze, einer Polymerlösung sowie einer wässrigen Dispersion eines im Wesentlichen wasserunlöslichen Polymers umfasst. Bevorzugt erfolgt in dem erfindungsgemäßen Verfahren ein elektrostatisches Verspinnen einer wässrigen Dispersion eines im Wesentlichen wasserunlöslichen Polymers.
Geeignete Verfahren zum Elektrospinnen von Polymeren aus der Schmelze, aus Lösung bzw. aus wässrigen Dispersionen sind dem Fachmann bekannt.
So betrifft das vorstehend erwähnte Dokument D. H. Reneker, H. D. Chun in Nanotechn. 7 (1996), Seite 216 f. Verfahren zum Elektrospinnen von Polymeren aus einer Polymerschmelze oder einer Polymerlösung.
In DE-A 196 00 162 sowie in DE-A 10 2004 009 887 und in DE-A 10 2006 014 236 sind Verfahren zum Elektrospinnen von Polymerschmelzen offenbart.
DE-A 101 33 393 sowie WO 01/09414 und DE-A 103 55 665 betreffen Verfahren zum Elektrospinnen eines wasserunlöslichen Polymers aus einer Lösung. Auch in US 6,641 ,773 B2 ist ein Elektrospinn-Verfahren offenbart, worin das Polymer aus einer Lösung versponnen wird. Alternativ ist gemäß US 6,641 ,773 B2 ein Elektrospinnen des Polymers aus einer Polymerschmelze möglich.
Verfahren zum Elektrospinnen von wasserunlöslichen Polymeren aus wässriger Dispersion sind ebenfalls im Stand der Technik bekannt und bereits vorstehend genannt. So betreffen WO 2006/089522 sowie WO 2008/022993 jeweils ein Verfahren zur Herstellung von Polymerfasern, wobei eine kolloidale Dispersion wenigstens eines im Wesentlichen wasserunlöslichen Polymers in einem wässrigen Medium elektroversponnen wird. Mit Hilfe der vorstehend genannten Elektrospinn-Verfahren aus der Schmelze, aus Lösung oder aus wässriger Dispersion können Nano- oder Mesofasern hergestellt werden, die im Allgemeinen direkt in Form von textilen Flächengebilden gewonnen werden.
Das bedeutet, üblicherweise werden die textilen Flächengebilde direkt während des Elektrospinn-Verfahrens erhalten. Dazu können die während des Elektrospinning-Verfahrens gebildeten Polymerfäden z. B. auf einem Träger, z.B. einem Glasträger oder einer Polymerfolie oder auf einem Laufband abgelegt werden, zum Beispiel auf einem Polypropylensubstrat, wobei sich durch Vermengen und ineinander verwirbeln der Polymerfäden ein texti- les Flächengebilde ausbildet. Dabei ist es zum Beispiel möglich, das Elektrospinn-Verfahren so durchzuführen, dass zum Beispiel mindestens zwei Spindüsen in einem Winkel zueinander angeordnet sind und sich die aus den Spindüsen austretenden Polymerfäden vor dem Auftreffen auf das Laufband vermengen und ineinander verwirbeln.
Somit können gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren entweder Nano- oder Mesofasern hergestellt werden oder textile Flächengebilde können direkt durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten werden.
Polymer A
Als Polymere A können beliebige Polymere eingesetzt werden, so lange sie sich elektrostatisch verspinnen lassen, entweder aus der Schmelze, aus Lösung oder aus einer wässrigen Dispersion.
Geeignete Polymere A sind zum Beispiel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus durch radikalische Polymerisation hergestellten Polymeren, zum Beispiel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Homo- und Copolymerisaten von aromatischen Vinylverbindungen wie Styrol-Homo- oder Styrol-Copolymere, Homo- und Copolymerisaten von Alkylacrylaten, Homo- und Copolymerisaten von Alkylmethacrylaten, Homo- und Copolymerisaten von α- Olefinen wie Polyethylen oder Polypropylen, Homo- und Copolymerisaten von aliphatischen Dienen, Homo- und Copolymerisaten von Vinylhalogeniden, Homo- und Copolymerisaten von Vinylacetaten, wobei die Homo- und Copolymerisate teilweise oder vollständig zu Vinyl- alkoholen hydrolysiert sein können, Homo- und Copolymerisaten von Acrylnitrilen, Homo- und Copolymerisaten von Vinylamiden, Polyacetalen und Copolymeren aufgebaut aus zwei oder mehr der die vorstehend genannten Polymere bildenden Monomereinheiten; durch Po- lykondensation hergestellten Polymeren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Homopolyestern, Copolyestern, Polysulfonen, Polycarbonaten, Polyethersulfonen, Homopolyami- den, Copolyamiden, Polyarylsulfiden und Polyetherketonen; Polyethern, z. B. Polyalkylengly- kolen, Polyetherpolyolen oder Polyalkylenoxiden, durch Polyaddition hergestellten Polymeren ausgewählt aus Homo- und Copolymerisaten von Urethanen Biopolymeren wie Polysacchariden, Polylactiden, Polyglykosiden, modifizierten und nicht modifizierten Cellulosen, Viskose, Chitosan und Mischungen der vorstehend genannten Homo- und Copolymerisate. Wie vorstehend erwähnt, können als Polymere A Homopolymere oder Copolymere eingesetzt werden. Diese können unverzweigt oder verzweigt sein, wobei die verzweigten Polymere als Sternpolymere, hochverzweigte Polymere oder Dendrimere vorliegen können. Die Copolymere können in Form von statistischen Copolymeren, Blockcopolymeren oder Pfropfco- polymeren vorliegen. Des Weiteren kann es sich um Mischungen aus zwei oder mehr der vorstehend genannten Polymertypen handeln.
Des Weiteren können die Polymere A in unvernetzter oder in vernetzter Form eingesetzt werden. Dabei können die Polymere intermolekular oder intramolekular vernetzt sein.
Bevorzugt eingesetzte Polymere A sind grundsätzlich abhängig von dem gewählten E- lektrospinn-Verfahren.
Wird das Elektrospinn-Verfahren in Lösung durchgeführt, so ist das Polymer A bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Homopolyamiden, Copolyamiden, Homopolyestern, Copolyestern, aromatischen Vinylverbindungen, Vinylalkoholen, Homo- und Copolyme- risaten von Acrylnitrilen, Polyethern, Polycarbonaten, Homo- und Copolymerisaten von U- rethanen, Polylactiden und Polyglykosiden.
Als Lösungsmittel sind für das elektrostatische Verspinnen einer Polymerlösung alle Lösungsmittel geeignet, die in der Lage sind, die zu verspinnenden Polymere unter den Verfahrensbedingungen des Elektrospinnens zu lösen. Es ist bevorzugt, dass das Lösungsmittel des Weiteren schnell von der Oberfläche des Polymers während des Verspinnens zu den Nano- oder Mesofasern entfernt werden kann. Geeignete Lösungsmittel sind zum Beispiel Aceton, Alkohole wie Methanol, Ethanol, Propanol, Ether wie Ethylether und Tetrahydrofu- ran, halogenierte Lösungsmittel wie Methylenchlorid oder Chloroform, Dimethylformamid, Dimethylacetamid, aromatische Lösungsmittel wie Toluol, Pyridin, Wasser, ionische Flüssigkeiten oder Mischungen der vorstehend genannten Lösungsmittel, wobei das verwendete Lösungsmittel davon abhängig ist, ob das Polymer A in dem Lösungsmittel löslich ist.
Die eingesetzten Polymerlösungen können neben dem Polymer A, dem Lösungsmittel und gegebenenfalls dem mindestens einen amphiphilen Protein weitere Additive und Zusatzstoffe enthalten, zum Beispiel Weichmacher, Farbstoffe, Pigmente, Gleitmittel, Antioxidantien, Stabilisatoren für UV-Licht, antistatische Agenzien, Flammschutzmittel, antimikrobielle Reagenzien, Konservierungsmittel, Tenside, Keimbildner und andere dem Fachmann bekannte Additive.
Die Viskosität der zum Elektrospinnen eingesetzten Polymerlösung beträgt im Allgemeinen 0,05 bis 20 Pas, bevorzugt 0,1 bis 10 Pas. Üblicherweise werden 1 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 30 Gew.-% des Polymers A in dem Lösungsmittel oder Lösungsmittelgemisch gelöst. Die Temperatur des Elektrospinn-Verfahrens bei Einsatz einer Lösung des Polymers A ist grundsätzlich abhängig von dem eingesetzten Lösungsmittel. Üblicherweise wird das Verfahren bei Einsatz einer Polymerlösung bei Temperaturen von 5 bis 90 0C, bevorzugt 10 bis 60 0C, ganz besonders bevorzugt bei Raumtemperatur, durchgeführt.
Geeignete weitere Bedingungen zur Durchführung des Elektrospinn-Verfahrens bei Einsatz einer Lösung des Polymers A sowie geeignete Vorrichtungen sind zum Beispiel in US 6,641 ,773 B2 erwähnt.
Geeignete Polymere A, die in der Schmelze elektrostatisch versponnen werden können, sind dem Fachmann bekannt. Beispiele für geeignete Polymere sind Homopolyamide, Copolya- mide, Homopolyester, Copolyester, Polyarylsulfide, Polyacetale sowie Homo- und Copoly- merisate von α-Olefinen, zum Beispiel Cycloolefinpolymere und Mischungen davon.
Die Polymerschmelze kann neben dem Polymer A und gegebenenfalls dem mindestens einen amphiphilen Protein weitere Additive und/oder Zusatzstoffe enthalten. Geeignete Additive und/oder Zusatzstoffe sind dem Fachmann bekannt und entsprechen den bezüglich der vorstehend erwähnten Polymerlösungen genannten Additiven und Zusatzstoffen.
Die Temperatur bei Durchführung des elektrostatischen Verspinnens einer Polymerschmelze ist abhängig von dem Schmelzpunkt des eingesetzten Polymers bzw. der eingesetzten Polymermischung. Üblicherweise erfolgt das Elektrospinnen aus der Schmelze bei Temperaturen von im Allgemeinen 90 bis 300 0C, bevorzugt 120 bis 250 0C.
Geeignete Vorrichtungen zum Verspinnen aus der Schmelze sind zum Beispiel in DE-A 196 00 162 und DE-A 10 2004 009 887 genannt.
Geeignete, im Wesentlichen wasserunlösliche Polymere A, die bei dem elektrostatischen Verspinnen einer kolloidalen Dispersion eingesetzt werden, sind dem Fachmann bekannt. Geeignete Polymere sind in WO 2006/089522 und WO 2008/022993 offenbart.
Dabei sind unter im Wesentlichen wasserunlöslichen Polymeren im Sinne der vorliegenden Erfindung insbesondere Polymere mit einer Löslichkeit in Wasser von weniger als 0,1 Gew.- % zu verstehen.
Eine Dispersion im Sinne der vorliegenden Erfindung bezeichnet im Einklang mit dem Lehrbuchwissen eine Mischung von mindestens zwei nicht miteinander mischbaren Phasen, wobei eine der wenigstens zwei Phasen flüssig ist. In Abhängigkeit von dem Aggregatszustand der zweiten bzw. weiteren Phase werden Dispersionen in Aerosole, Emulsionen und Suspensionen unterteilt, wobei die zweite oder weitere Phase bei Aerosolen gasförmig, bei E- mulsionen flüssig und bei Suspensionen fest ist. Bevorzugt werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren bei Einsatz einer kolloidalen Dispersion mindestens eines im Wesentlichen wasserunlöslichen Polymers A in einem wässrigen Medium Suspensionen eingesetzt. Die erfindungsgemäß bevorzugt einzusetzenden kolloidalen Polymerdispersionen werden in der Fachsprache auch als Latex bezeichnet.
Grundsätzlich können die erfindungsgemäß eingesetzten kolloidalen Polymerdispersionen durch alle dem Fachmann zu diesem Zweck bekannten Verfahren hergestellt sein. Bevorzugt werden die kolloidalen Dispersionen durch Emulsionspolymerisation von geeigneten Monomeren hergestellt, wobei die entsprechenden Latices erhalten werden. Im Allgemeinen wird der durch Emulsionspolymerisation erhaltene Latex direkt ohne weitere Aufarbeitung in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt. Als kolloidale Polymerdispersionen können zum Beispiel auch sogenannte sekundäre Dispersionen eingesetzt werden. Diese werden aus bereits hergestellten Polymeren durch Dispergieren in einem wässrigen Medium hergestellt. Auf diese Weise können zum Beispiel Dispersionen von Polyolefinen wie Polyethylen oder Polyestern hergestellt werden.
Geeignete, im Wesentlichen wasserunlösliche Polymere sind dem Fachmann bekannt, wobei zum Beispiel im Wesentlichen wasserunlösliche Polymere aus den vorstehend genannten Gruppen eingesetzt werden können.
Bevorzugte, im Wesentlichen wasserunlösliche Polymere sind zum Beispiel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Homo- und Copolymerisaten von aromatischen Vinylverbindun- gen, Homo- und Copolymerisaten von Alkylacrylaten, Homo- und Copolymerisaten von Al- kylmethacrylaten, Homo- und Copolymerisaten von α-Olefinen, Homo- und Copolymerisaten von aliphatischen Dienen, Homo- und Copolymerisaten von Vinylhalogeniden, Homo- und Copolymerisaten von Vinylacetaten, Homo- und Copolymerisaten von Acrylnitrilen, Homo- und Copolymerisaten von Urethanen, Homo- und Copolymerisaten von Vinylamiden und Copolymeren aufgebaut aus zwei oder mehr der die vorstehend genannten Polymere bildenden Monomereinheiten sowie Mischungen der vorstehend genannten Homo- und Copo- lymerisate.
Geeignete Homo- und Copolymerisate von aromatischen Vinylverbindungen sind Homo- und Copolymerisate basierend auf Poly(alkyl)styrolen, zum Beispiel Polystyrol, Poly-α- methylstyrol, Styrol/Alkylacrylat-Copolymere, insbesondere Styrol/n-Butylacrylat- Copolymere, Styrol/Alkylmethacrylat-Copolymere, Acrylnitril/Styrol/Acrylester-Copolymere (ASA), Styrol/Acrylnitril-Copolymere (SAN), Acrylnitril/Butadien/Styrol-Copolymere (ABS), Styrol/Butadien-Copolymere (SB).
Geeignete Polyalkylacrylate sind zum Beispiel Polyalkylacrylate basierend auf i s o- Butylacrylat, tert.-Butylacrylat und/oder Ethylacrylat. Werden Copolymere eingesetzt, die Polyalkylacrylate enthalten, sind des Weiteren Methylacrylat, 2-Hydroxyethylacrylat, Hydro- xypropylacrylat und n-Butylacrylat als Monomere geeignet.
Geeignete Poly(alkyl)methacrylate sind zum Beispiel Polyalkylmethacrylate basierend auf n- Butylmethacrylat, iso-Butylmethacrylat, tert.-Butylmethacrylat, Ethylhexylmethacrylat, Glyci- dylmethacrylat, Methylmethacrylat, n-Propylmethacrylat, iso-Propylmethacrylat und/oder n- Pentylmethacrylat. Werden Copolymere eingesetzt, die Poly(alkyl)methacrylate enthalten, ist des Weiteren zum Beispiel Hydroxypropylmethacrylat geeignet.
Geeignete Homo- und Copolymerisate von α-Olefinen sind zum Beispiel Polyethylen, Polypropylen, Poly(ethylen/propylen) (EPDM) sowie OlefinA/inylacetat-Copolymere, zum Beispiel Ethylen/Vinylacetat-Copolymere und Olefin/Acrylat-Copolymere, zum Beispiel Ethy- len/Acrylat-Copolymere.
Geeignete Homo- und Copolymerisate von Vinylhalogeniden sind zum Beispiel Polyvinylchlorid, Polytrichlorethylen, Polytrifluorethylen und/oder Polyvinylfluorid.
Geeignete Homo- und Copolymerisate sind des Weiteren Homo- und Copolymerisate basierend aus melaminhaltigen Verbindungen, 1 ,3-Butadien, Isopren oder Vinylalkoholen (soweit sie im Wesentlichen wasserunlöslich sind).
Des Weiteren können Copolymerisate von Acrylaten, Methacrylaten, Vinylalkoholen, Polyal- koholen und/oder Vinylaromaten mit Acrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Methacrylsäure und/oder Itaconsäure eingesetzt werden (soweit sie im Wesentlichen wasserunlöslich sind).
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das mindestens eine im Wesentlichen wasserunlösliche Polymer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polystyrol, Poly-α-methylstyrol, Styrol/Alkylacrylat-Copolymeren, insbesondere Styrol/n-Butylacrylat-Copolymeren, Sty- rol/Alkylmethacrylat-Copolymeren, α-Methylstyrol/Alkylacrylat-Copolymeren, α-
Methylstyrol/Alkylmethacrylat-Copolymeren, Poly(alkyl)methacrylaten, Polyethylen, Ethy- len/Vinylacetat-Copolymeren, Ethylen/Acrylat-Copolymeren, Polyvinylchlorid, Polyalkylnitril u nd Polyvinylacetat, Polyu rethanen , Styrol/Butad ien-Copolymeren und Sty- rol/Acrylnitril/Butadien-Copolymeren.
Besonders bevorzugt ist das mindestens eine im Wesentlichen wasserunlösliche Polymer ausgewählt aus Styrol/Alkylacrylat-Copolymeren, insbesondere Styrol/n-Butylacrylat- Copolymeren und Styrol/Alkylmethacrylat-Copolymeren.
Geeignete, in den Styrol/Alkylacrylat-Copolymeren eingesetzte Alkylacrylate sind zum Beispiel n-Butylacrylat, iso-Butylacrylat, tert.-Butylacrylat, Ethylacrylat, 2-Ethylhexylacrylat, n- Hexylacrylat, 2-Hydroxyethylacrylat, Hydroxypropylacrylat, Laurylacrylat, Methylacrylat und n-Propylacrylat, wobei n-Butylacrylat, Ethylacrylat, Methylacrylat und 2-Ethylhexylacrylat bevorzugt sind.
Geeignete, in den Styrol/Alkylmethacrylat-Copolymeren eingesetzte Alkylmethacrylate sind zum Beispiel n-Butylmethacrylat, iso-Butylmethacrylat, tert.-Butylmethacrylat, Ethylhexyl- methacrylat, Glycidylmethacrylat, Hydroxymethacrylat, Hydroxypropylmethacry l a t , n- Propylacrylat, iso-Propylacrylat und n-Pentylmethacrylat, bevorzugt n-Butylmethacrylat, E- thylhexylmethacrylat und Methylmethacrylat.
Der Anteil der verschiedenen Monomereinheiten in den vorstehend genannten Copolymeren i st va ri a be l . I m F a l l e d e r Sty ro l/n-Butyl(meth)acrylat-Copolymere (bzw. Styrol- Homopolymere) beträgt der Anteil an Styrol in den Copolymeren im Allgemeinen 30 bis 100 Gew.-%, bevorzugt 40 bis 95 Gew.-%, und der Anteil an n-Butyl(meth)acrylat 0 bis 70 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 60 Gew.-%, wobei die Gesamtsumme an Styrol und Alkylacrylat bzw. Alkylmethacrylat 100 Gew.-% beträgt.
Bei dem wässrigen Medium, in dem das im Wesentlichen wasserunlösliche Polymer vorliegt, handelt es sich im Allgemeinen um Wasser.
Das wässrige Medium kann neben Wasser, dem Polymer A und gegebenenfalls mindestens einem amphiphilen Protein weitere Zusatzstoffe enthalten, zum Beispiel Zusatzstoffe, die bei der Emulsionspolymerisation von geeigneten Monomeren zur Herstellung eines Latex eingesetzt werden. Geeignete Zusatzstoffe sind dem Fachmann bekannt, wobei Beispiele für geeignete Zusatzstoffe sowie geeignete Additive die vorstehend bezüglich des Elektrospinnens einer Polymerlösung genannten Zusatzstoffe und Additive sind.
Besonders gute Ergebnisse werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren mit kolloidalen Polymersuspensionen erhalten, wobei der durchschnittliche gewichtsmittlere Teilchendurchmesser des wenigstens einen im Wesentlichen wasserunlöslichen Polymers im Allgemeinen von 1 nm bis 2,5 μm, bevorzugt von 10 nm bis 1 ,2 μm, besonders bevorzugt von 15 nm bis 1 μm beträgt. Der durchschnittliche gewichtsmittlere Teilchendurchmesser von durch Emulsionspolymerisation hergestellten Latexpartikeln, die in einer bevorzugten Ausführungsform in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden können, beträgt im Allgemeinen 30 nm bis 2,5 μm, bevorzugt 50 nm bis 1 ,2 μm (bestimmt nach W. Scholtan und H. Lange in Kolloid Z. und Polymere 250 (1972), S. 782 bis 796 mittels Ultrazentrifuge. Ganz besonders bevorzugt werden kolloidale Polymersuspensionen, insbesondere Latices, eingesetzt, worin die Polymerpartikel einen gewichtsmittleren Teilchendurchmesser von 20 nm bis 500 nm, insbesondere ganz besonders bevorzugt 30 nm bis 250 nm aufweisen.
Die erfindungsgemäß bevorzugt eingesetzte kolloidale Suspension kann Teilchen mit monomodaler Teilchengrößenverteilung der Polymerteilchen oder mit bi- oder polymodaler Teilchengrößenverteilung aufweisen. Die Begriffe mono-, bi- und polymodale Teilchengrößenverteilung sind dem Fachmann bekannt.
Sofern der erfindungsgemäß einzusetzende Latex auf zwei oder mehr Monomeren basiert, können die Latexpartikel auf jede dem Fachmann bekannte Art und Weise angeordnet sein. Lediglich beispielsweise seien Teilchen mit Gradienten-Struktur, Kern-Mantel-Struktur, Salami-Struktur, Multikern-Struktur, Mehrschicht-Struktur und Himbeermorphologie genannt. Unter dem Begriff Latex ist auch die Mischung zweier oder mehrerer Latices zu verstehen. Die Herstellung der Mischung kann durch alle dafür bekannten Verfahren erfolgen, zum Beispiel durch Vermischen zweier Latices zu jedem Zeitpunkt vor dem Verspinnen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die kolloidale Dispersion neben dem mindestens einen wasserunlöslichen Polymer A und gegebenenfalls mindestens einem amphiphilen Protein zusätzlich wenigstens ein wasserlösliches Polymer B, wobei unter wasserlöslichem Polymer im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Polymer mit einer Löslichkeit in Wasser von mindestens 0,1 Gew.-% verstanden wird.
Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, kann das bevorzugt zusätzlich in den kolloidalen Dispersionen vorliegende wenigstens eine wasserlösliche Polymer B als so genanntes Templatpolymer dienen. Mit Hilfe des Templatpolymers wird die Faserbildung aus der kolloidalen Polymerdispersion (Elektrospinnen) gegenüber einem Versprühen (Elektroversprühen) weiter begünstigt. Das Templatpolymer dient dabei als eine Art „Verdicker" für die im Wesentlichen wasserunlöslichen Polymere der kolloidalen Dispersion.
Nach der Herstellung der Polymerfasern gemäß der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, worin eine kolloidale Dispersion mindestens eines im Wesentlichen wasserunlöslichen Polymers A in einem wässrigen Medium elektrostatisch versponnen wird, wird das wasserlösliche Polymer B im Allgemeinen zum Beispiel durch Waschen/Extraktion mit Wasser entfernt.
Nach Entfernung der wasserlöslichen Polymere B werden wasserunlösliche Polymerfasern, insbesondere Nano- oder Mesofasern oder textile Flächengebilde erhalten, ohne Desintegration der Polymerfasern.
Bei dem wasserlöslichen Polymer B kann es sich um ein Homopolymer, Copolymer, Block- copolymer, Pfropfcopolymer, Sternpolymer, hochverzweigtes Polymer, Dendrimer oder eine Mischung aus zwei oder mehreren der vorgenannten Polymertypen handeln. Nach den Erkenntnissen der vorliegenden Erfindung beschleunigt/begünstigt der Zusatz wenigstens eines wasserlöslichen Polymers nicht nur die Faserbildung. Es wird vielmehr auch die Qualität der erhaltenen Fasern deutlich verbessert.
Grundsätzlich können der kolloidalen Dispersion wenigstens eines im Wesentlichen wasserunlöslichen Polymers A in einem wässrigen Medium und gegebenenfalls mindestens eines amphiphilen Proteins alle dem Fachmann bekannten wasserlöslichen Polymere B zugesetzt sein, wobei insbesondere mit aus der aus Polyvinylalkohol, Polyvinylformamid, Polyvinyla- min, Polycarbonsäure (Polyacrylsäure, Polymethacrylsäure), Polyacrylamid, Polyitaconsäu- re, Poly(2-hydroxyethylacrylat), Poly(N-isopropylacrylamid), Polysulfonsäure (Poly(2- acrylamido-2-methyl-1-propansulfonsäure) oder PAMPS), Polymethacrylamid, Polyalkyleno- xide, zum Beispiel Polyethylenoxide; Poly-N-vinylpyrrolidon; Hydroxymethylcellulosen, Hydroxyethylcellulosen; Hydroxypropylcellulosen, Carboxymethylcellulosen; Maleinsäuren; Alginaten; Kollagenen; Gelatine; Poly(ethylenimin), Polystyrolsulfonsäure; Kombinationen aufgebaut aus zwei oder mehr die vorstehend genannten Polymere bildenden Monomereinheiten, Copolymeren aufgebaut aus zwei oder mehr der vorstehend genannten Polymere bildenden Monomereinheiten, Pfropfcopolymeren aufgebaut aus zwei oder mehr der vorstehend genannten Polymere bildenden Monomereinheiten, Sternpolymeren aufgebaut aus zwei oder mehr der vorstehend genannten Polymere bildenden Monomereinheiten, hochverzweigten Polymeren aufgebaut aus zwei oder mehr der vorstehend genannten Polymere bildenden Monomereinheiten und Dendrimeren aufgebaut aus zwei oder mehr der vorstehend genannten Polymere bildenden Monomereinheiten bestehenden Gruppe ausgewählten wasserlöslichen Polymeren besonders gute Ergebnisse erzielt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das wasserlösliche Polymer B ausgewählt aus Polyvinylalkohol, Polyethylenoxiden, Polyvinylformamid, Polyviny- lamin und Poly-N-vinylpyrrolidon.
Das mindestens eine wasserlösliche Polymer B wird im Allgemeinen in einer Menge von 0 bis 25 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das mindestens eine wasserunlösliche Polymer A, eingesetzt.
Sowohl alle vorstehend genannten Polymere A als auch die vorstehend genannten wasserlöslichen Polymere B sind kommerziell erhältlich bzw. können gemäß dem Fachmann bekannten Verfahren hergestellt werden.
Der Feststoffgehalt der in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung einzusetzenden kolloidalen Dispersion beträgt - bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion - vorzugsweise 5 bis 60 Gew.-%, besonders bevorzugt 10 bis 50 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt 10 bis 40 Gew.-%.
Das Elektrospinn-Verfahren wird in der bevorzugten Ausführungsform, wenn eine kolloidale Dispersion mindestens eines im Wesentlichen wasserunlöslichen Polymers A in einem wäss- rigen Medium elektrostatisch versponnen wird, im Allgemeinen bei einer Temperatur von 5 bis 90 0C durchgeführt. Bevorzugt erfolgt das Elektrospinn-Verfahren bei Einsatz einer kolloidalen Dispersion bei einer Temperatur von 10 bis 70 0C, besonders bevorzugt 15 bis 50 0C. Die Verfahrenstemperatur ist dabei unter anderem abhängig von dem eingesetzten im Wesentlichen wasserunlöslichen Polymer A.
Die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzte kolloidale Dispersion kann auf alle dem Fachmann bekannten Arten elektroversponnen werden, beispielsweise durch Extrusion der Dispersion, bevorzugt des Latex, üblicherweise unter geringem Druck durch eine mit einem Pol einer Spannungsquelle verbundene Kanüle auf eine in Abstand zu dem Kanülenausgang angeordnete Gegenelektrode. Gute Ergebnisse werden insbesondere erhalten, wenn der Innendurchmesser der Kanüle 50 bis 500 μm beträgt.
Beispiele für geeignete Ausführungsformen zum Verspinnen der kolloidalen Dispersion (oder zum Verspinnen einer Lösung oder Schmelze) sind die nachfolgend als Varianten 1 und 2 bezeichneten Ausführungsformen:
Variante 1 : Beim Elektroverspinnen (elektrostatisches Spinnen) wird die zu formulierende Lösung, kolloidale Dispersion oder Schmelze in ein elektrisches Feld mit der Stärke von im Allgemeinen zwischen 0,01 bis 10 kV/cm, bevorzugt zwischen 1 und 6 kV/cm und besonders bevorzugt zwischen 2 und 4 kV/cm, eingebracht, indem sie aus einer oder mehreren Kanülen unter geringem Druck ausgepresst wird. Sobald die elektrischen Kräfte die Oberflächenspannung der Tropfen an der Kanülenspitze(n) übersteigen, erfolgt der Massentransport in Form eines Jets auf die gegenüberliegende Elektrode. Das ggf. vorliegende Lösungsmittel verdampft im Zwischenelektrodenraum und der Feststoff der Formulierung liegt dann als Fasern auf der Gegenelektrode vor. Das Spinnen kann in beiden vertikalen Richtungen (von unten nach oben und von oben nach unten) und in horizontaler Richtung erfolgen.
Variante 2: Eine weitere bevorzugte Ausführung des Elektrospinnverfahrens ist eine cylinder- basierte Anlage, z.B. Nanospider der Fa. Elmarco (Czech Rep.). Die eingesetzte Lösung, Dispersion oder Schmelze befindet sich in einem Behälter, in dem eine Metallwalze permanent rotiert bzw. die Spinnformulierung wird auf die Walze mit separater Einrichtung dosiert Die Walze kann glatt, strukturiert oder mit Metalldrähten versehen sein. Dabei befindet sich ein Teil der Formulierung beständig auf der Walzenoberfläche. Das elektrische Feld zwischen der Walze und der Gegenelektrode (oberhalb der Walze) bewirkt, dass sich aus der Formulierung erst flüssige Jets ausbilden, die dann auf dem Weg zur Gegenelektrode vorhandenes Lösungsmittel verlieren bzw. die Schmelze erstarrt. Der gewünschte Nanofaserv- lies (textiles Flächengebilde) entsteht auf einem Substrat (z.B. Polypropylen, Polyester oder Cellulose), das zwischen den beiden Elektroden vorbeizieht. Das elektrische Feld hat im Allgemeinen die in Variante 1 angegebene Stärke. Besonders bevorzugt hat das elektrische Feld in dem Beispielfall in Variante 2 eine Stärke von etwa 2,1 kV/cm (82 kV bei 25 cm Elektrodenabstand). Das Spinnen kann in beiden vertikalen Richtungen (von unten nach oben und von oben nach unten) und in horizontaler Richtung erfolgen.
Unter der Verfahrenstemperatur ist im Sinne der vorliegenden Erfindung unabhängig von dem durchgeführten Elektrospinn-Verfahren (in Lösung, in der Schmelze oder in einer kolloidalen Dispersion) die Umgebungstemperatur während des Elektrospinn-Verfahrens zwischen der Spinquelle und der Gegenelektrode zu verstehen. Bei der Spinnquelle kann es sich in dem Elektrospinn-Verfahren zum Beispiel um eine Kanüle (zum Beispiel eine Nadel) oder eine Walze handeln. Weitere geeignete Spinquellen sind in den vorstehend genannten Dokumenten betreffend verschiedene Elektrospinn-Verfahren genannt. Je nach Verwendungszweck der hergestellten Fasern kann es zweckmäßig sein, diese nachträglich chemisch miteinander zu verknüpfen oder zum Beispiel durch einen chemischen Vermittler miteinander zu vernetzen. Dadurch lässt sich beispielsweise die Stabilität einer von den Fasern gebildeten Faserlage (textiles Flächengebilde) weiter verbessern, insbesondere in Bezug auf die Wasser- und Temperaturbeständigkeit. Geeignete Vernetzungsverfahren und chemische Vermittler sind dem Fachmann bekannt.
Amphiphile Proteine
Erfindungsgemäß werden zur Einstellung der Hydrophilie bzw. Hydrophobie der gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Nano- oder Mesofasern oder textilen Flächengebilde amphiphile Proteine eingesetzt.
Die amphiphilen Proteine können direkt während des elektrostatischen Verspinnens in Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens in die Nano- oder Mesofasern oder in die textilen Flächengebilde eingearbeitet werden, indem sie der Lösung des Polymers A, der Schmelze des Polymers A oder der wässrigen kolloidalen Dispersion enthaltend das Polymer A zugegeben werden und direkt mit elektrostatisch versponnen werden. Alternativ ist es möglich, die durch das elektrostatische Verspinnen in Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltenen Nano- oder Mesofasern oder die erhaltenen textilen Flächengebilde mit mindestens einem amphiphilen Protein zu behandeln.
Direkte Einarbeitung der amphiphilen Proteine
Bei einer direkten Einarbeitung der amphiphilen Proteine in die Lösung, Schmelze oder kolloidale Dispersion des Polymers A wird das mindestens eine amphiphile Protein in einer Menge von im Allgemeinen 0,1 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 2 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das mindestens eine Polymer A, eingesetzt.
Die Zugabe des amphiphilen Proteins erfolgt durch Mischen des amphiphilen Proteins mit dem Polymer A und gegebenenfalls weiteren Komponenten wie den vorstehend erwähnten Additiven und Zusatzstoffen bzw. - bei Einsatz einer kolloidalen Dispersion mindestens eines im Wesentlichen wasserunlöslichen Polymers A in einem wässrigen Medium - gegebenenfalls mindestens einem wasserlöslichen Polymer B.
Durch das direkte elektrostatische Verspinnen des mindestens einen amphiphilen Proteins mit dem mindestens einen Polymer A wird eine Einlagerung der amphiphilen Proteine in die Nano- oder Mesofasern bzw. in die daraus gebildeten textilen Flächengebilde erreicht. Dabei wurde gefunden, dass die Einlagerung der amphiphilen Proteine keinen wesentlichen Ein- fluss auf die Fasermorphologie (Form und Durchmesser der Fasern) hat. Durch die Einlagerung der amphiphilen Proteine wird eine wesentliche Beeinflussung der Hydrophilie bzw. Hydrophobie des Polymers A erreicht. Dies zeigt sich an einer Änderung des Kontaktwinkels gegenüber Nano- oder Mesofasern bzw. daraus hergestellten textilen Flächengebilden, die nicht mit einem amphiphilen Protein behandelt wurden.
Die Kontaktwinkel werden gemäß der vorliegenden Anmeldung mit entionisiertem Wasser bei 23°C gemessen. Dazu werden ca 3μl große Tropfen auf die Oberflächen des textilen Flächengebildes oder der Nano- oder Mesofasern aufgesetzt, und mit einem optischen Konturanalyse-System werden die sich bildeten Kontaktwinkel an 5 Stellen pro Muster bestimmt.
Gemäß der vorliegenden Anmeldung werden die Kontaktwinkelmessungen mit einer DSA- 10-MK2 Apparatur der Fa. Krüss GmbH (Deutschland) durchgeführt und mit Software Drop Shape Analysis v. 1.80.1.2. ausgewertet.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird durch die Einlagerung der amphiphilen Proteine eine Hydrophobierung der aus den Polymeren A gebildeten Nano- oder Mesofasern bzw. den daraus hergestellten textilen Flächengebilden erreicht.
Nachträgliche Behandlung der hergestellten Nano- oder Mesofasern oder textilen Flächengebilden mit mindestens einem amphiphilen Protein
Alternativ oder in Ergänzung zu der vorstehend erwähnten Ausführungsform, worin das amphiphile Protein direkt gemeinsam mit dem mindestens einen Polymer A elektrostatisch in Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens versponnen wird, ist eine nachträgliche Behandlung der gemäß dem elektrostatischen Spinverfahren in Schritt (i) hergestellten Nano- oder Mesofasern bzw. der daraus gebildeten textilen Flächengebilde möglich. Dabei werden die gemäß Schritt (i) des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellten Nano- oder Mesofasern bzw. die textilen Flächengebilde mit einer Lösung mindestens eines amphiphilen Proteins behandelt. Üblicherweise werden Lösungen mit 0,01 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 10 Gew.-% des amphiphilen Proteins in Bezug auf das Lösungsmittel eingesetzt. Die Lösung der amphiphilen Proteine kann eine organische oder wässrige Lösung sein, in Abhängigkeit von den zu behandelnden Polymeren bzw. der Lösungseigenschaften der verwendeten Proteine.
Üblicherweise erfolgt die Behandlung der Nano- oder Mesofasern oder der textilen Flächengebilde mit der Lösung der amphiphilen Proteine bei Temperaturen von im Allgemeinen 4 bis 100 0C, bevorzugt 30 bis 90 0C, ganz besonders bevorzugt bei 60 bis 80 0C.
Im Anschluss an die Behandlung der Nano- oder Mesofasern oder textilen Flächengebilde mit der Lösung der amphiphilen Proteine wird das Lösungsmittel entfernt und die Nano- oder Mesofasern oder textilen Flächengebilde können dann getrocknet werden. Geeignete amphiphile Proteine
Geeignete amphiphile Proteine sind bevorzugt ausgewählt aus amphiphilen selbst- assemblierenden Proteinen und Hydrophobinen.
Hydrophobine sind kleine Proteine von etwa 100 bis 150 Aminosäuren, welche zum Beispiel in filamentösen Pilzen wie Schizophyllum commune vorkommen. Sie weisen in aller Regel 8 Cystein-Einheiten im Molekül auf. Hydrophobine können aus natürlichen Quellen isoliert werden, sie können aber auch mittels gentechnischer Verfahren gewonnen werden, wie beispielsweise in WO 2006/082251 , WO 2006/131564 oder WO 2006/131478 offenbart.
Im Stand der Technik ist die Verwendung von Hydrophobinen bereits für verschiedene Anwendungen vorgeschlagen worden. So schlägt WO 1996/41882 die Verwendung von Hydrophobinen als Emulgatoren, Verdicker, oberflächenaktive Substanzen, zum Hydrophilie- ren hydrophober Oberflächen, zur Verbesserung der Wasserbeständigkeit hydrophiler Substrate, zur Herstellung von ÖI-in-Wasser-Emulsionen oder von ÖI-in-ÖI-Emulsionen vor.
Weiterhin werden pharmazeutische Anwendungen wie die Herstellung von Salben sowie kosmetische Anwendungen oder die Herstellung von Haarshampoos vorgeschlagen. EP- A 1 252 516 offenbart die Beschichtung verschiedener Substrate mit einer Hydrophobine enthaltenden Lösung bei einer Temperatur von 30 bis 80 0C. Weiterhin wurde zum Beispiel die Verwendung von Hydrophobinen als Demulgator (WO 2006/103251 ), als Verdunstungs- verzögerer (WO 2006/128877) oder Verschmutzungsinhibitor (WO 2006/103215) bereits vorgeschlagen.
In WO 2006/131478 ist ein Verfahren zur Beschichtung von faserigen Substraten, ausgewählt aus textilen Substraten und Leder, unter Verwendung mindestens eines Hydrophobins offenbart.
Unter dem Begriff „Hydrophobine" im Sinne der vorliegenden Erfindung sollen im Folgenden Polypeptide der allgemeinen Strukturformel (I)
Xn-C -Xi-5O-C -X0-5-C -Xi-IOO-C -Xi-IOO-C -Xi-5O-C -X0-5-C -Xi-5O-C -Xm (I)
verstanden werden, wobei X für jede der 20 natürlich vorkommenden Aminosäuren (Phe, Leu, Ser, Tyr, Cys, Trp, Pro, His, GIn, Arg, Ne Met, Thr, Asn, Lys, VaI, AIa, Asp, GIu, GIy) stehen kann. Dabei können die Reste X jeweils gleich oder verschieden sein. Hierbei stellen die bei X stehenden Indizes jeweils die Anzahl der Aminosäuren in der jeweiligen Teilsequenz X dar, C steht für Cystein, Alanin, Serin, Glycin, Methionin oder Threonin, wobei mindestens vier der mit C benannten Reste für Cystein stehen, und die Indizes n und m stehen unabhängig voneinander für natürliche Zahlen zwischen 0 und 500, bevorzugt zwischen 15 und 300. Die Polypeptide gemäß der Formel (I) sind weiterhin durch die Eigenschaft charakterisiert, dass sie bei Raumtemperatur nach Beschichten einer Glasoberfläche eine Vergrößerung des Kontaktwinkels eines Wassertropfens von mindestens 20 °, bevorzugt mindestens 25 ° und besonders bevorzugt 30 ° bewirken, jeweils verglichen mit dem Kontaktwinkel eines gleich großen Wassertropfens mit der unbeschichteten Glasoberfläche.
Die mit C1 bis C8 benannten Aminosäuren sind bevorzugt Cysteine. Sie können aber auch durch andere Aminosäuren ähnlicher Raumerfüllung, bevorzugt durch Alanin, Serin, Threo- nin, Methionin oder Glycin ersetzt werden. Allerdings sollen mindestens vier, bevorzugt mindestens 5, besonders bevorzugt mindestens 6 und insbesondere mindestens 7 der Positionen C1 bis C8 aus Cysteinen bestehen. Cysteine können in den erfindungsgemäßen Proteinen entweder reduziert vorliegen oder miteinander Disulfidbrücken ausbilden. Besonders bevorzugt ist die intramolekulare Ausbildung von C-C Brücken, insbesondere die mit mindestens einer, bevorzugt 2, besonders bevorzugt 3 und ganz besonders bevorzugt 4 intramolekularen Disulfidbrücken. Bei dem oben beschriebenen Austausch von Cysteinen durch Aminosäuren ähnlicher Raumerfüllung werden vorteilhaft solche C-Positionen paarweise ausgetauscht, die intramolekulare Disulfidbrücken untereinander ausbilden können.
Falls in den mit X bezeichneten Positionen auch Cysteine, Serine, Alanine, Glycine, Methio- nine oder Threonine verwendet werden, kann sich die Nummerierung der einzelnen C- Positionen in den allgemeinen Formeln entsprechend verändern.
Bevorzugt werden Hydrophobine der allgemeinen Formel (II)
Xn-C -X3-25-C -X0-2-C -X5_5o-C -X2-35-C -X2-15-C -X0-2-C -X3-35-C -Xm (I I)
zur Ausführung der vorliegenden Erfindung eingesetzt, wobei X, C und die bei X und C stehenden Indizes die obige Bedeutung haben, die Indizes n und m für Zahlen zwischen 0 und 350, bevorzugt 15 bis 300 stehen, sich die Proteine weiterhin durch die oben erwähnte Kontaktwinkeländerung auszeichnen, und es sich weiterhin bei mindestens 6 der mit C benannten Reste um Cystein handelt. Besonders bevorzugt handelt es sich bei allen Resten C um Cystein.
Besonders bevorzugt werden Hydrophobine der allgemeinen Formel (III)
Xn-C -Xö-g-C -C -X"|"|_3g-C -X2-23-C -Xδ.g-C -C -X6-18"C -Xm (Hl)
eingesetzt, wobei X, C und die bei X stehenden Indizes die obige Bedeutung haben, die Indizes n und m für Zahlen zwischen 0 und 200 stehen, sich die Proteine weiterhin durch die oben erwähnte Kontaktwinkeländerung auszeichnen, und es sich bei mindestens 6 der mit C benannten Reste um Cystein handelt. Besonders bevorzugt handelt es sich bei allen Resten C um Cystein. Bei den Resten Xn und Xm kann es sich um Peptidsequenzen handeln, die natürlicherweise auch mit einem Hydrophobin verknüpft sind. Es kann sich aber auch bei einem oder bei beiden Resten um Peptidsequenzen handeln, die natürlicherweise nicht mit einem Hydrophobin verknüpft sind. Darunter sind auch solche Reste Xn und/oder Xm zu verstehen, bei denen eine natürlicherweise in einem Hydrophobin vorkommende Peptidsequenz durch eine nicht natürlicherweise in einem Hydrophobin vorkommende Peptidsequenz verlängert ist.
Falls es sich bei Xn und/oder Xm um natürlicherweise nicht mit Hydrophobinen verknüpfte Peptidsequenzen handelt, sind derartige Sequenzen in der Regel mindestens 20, bevorzugt mindestens 35 Aminosäuren lang. Es kann sich beispielsweise um Sequenzen aus 20 bis 500, bevorzugt 30 bis 400 und besonders bevorzugt 35 bis 100 Aminosäuren handeln. Ein derartiger, natürlicherweise nicht mit einem Hydrophobin verknüpfter Rest soll im Folgenden auch als Fusionspartner bezeichnet werden.
Damit soll ausgedrückt werden, dass die Proteine aus mindestens einem Hydrophobinteil und einem Fusionspartnerteil bestehen können, die in der Natur nicht zusammen in dieser Form vorkommen. Fusions-Hydrophobine aus Fusionspartner und Hydrophobinteil sind beispielsweise in WO 2006/082251 , WO 2006/082253 und WO 2006/131564 beschrieben.
Der Fusionspartnerteil kann aus einer Vielzahl von Proteinen ausgewählt werden. Es kann nur ein einziger Fusionspartner mit dem Hydrophobinteil verknüpft sein, oder es können auch mehrere Fusionspartner mit einem Hydrophobinteil verknüpft werden, beispielsweise am Aminoterminus (Xn) und am Carboxyterminus (Xm) des Hydrophobinteils. Es können aber auch beispielsweise zwei Fusionspartner mit einer Position (Xn oder Xm) des erfindungsgemäßen Proteins verknüpft werden.
Besonders geeignete Fusionspartner sind Proteine, die natürlicherweise in Mikroorganismen, insbesondere in Escherischia coli oder Bacillus subtilis vorkommen. Beispiele für solche Fusionspartner sind die Sequenzen yaad (SEQ ID NO: 16 in WO 2006/082251 ), yaae (SEQ ID NO:18 in WO 2006/082251 ), Ubiquitin und Thioredoxin. Gut geeignet sind auch Fragmente oder Derivate dieser genannten Sequenzen, die nur einen Teil, beispielsweise 70 bis 99 %, bevorzugt 5 bis 50 %, und besonders bevorzugt 10 bis 40 % der genannten Sequenzen umfassen, oder bei denen einzelne Aminosäuren, bzw. Nukleotide gegenüber der genannten Sequenz verändert sind, wobei sich die Prozentangaben jeweils auf die Anzahl der Aminosäuren bezieht.
In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform weist das Fusion-Hydrophobin neben dem genannten Fusionspartner als eine der Gruppen Xn oder Xn, oder als terminaler Bestandteil einer solchen Gruppe noch eine so genannte Affinitätsdomäne (affinity tag / affinity tail) auf. Hierbei handelt es sich in prinzipiell bekannter Art und Weise um Ankergruppen, welche mit bestimmten komplementären Gruppen wechselwirken können und der leichteren Aufarbeitung und Reinigung der Proteine dienen können. Beispiele derartiger Affinitätsdomänen um- fassen (His)k- , (Arg)k-, (Asp)k-, (Phe)k- oder (Cys)k-Gruppen, wobei k im allgemeinen für eine natürliche Zahl von 1 bis 10 steht. Bevorzugt kann es sich um eine (His)k-Gruppe handeln, wobei k für 4 bis 6 steht.
Hierbei kann die Gruppe Xn und/oder Xm ausschließlich aus einer derartigen Affinitätsdomäne bestehen oder aber ein natürlicherweise oder nicht natürlicherweise mit einem Hydropho- bin verknüpfter Rest Xn bzw. Xm wird um eine terminal angeordnete Affinitätsdomäne verlängert.
Die erfindungsgemäß verwendeten Hydrophobine können auch noch in ihrer Polypeptidse- quenz modifiziert sein, beispielsweise durch Glycosilierung, Acetylierung oder auch durch chemische Quervernetzung beispielsweise mit Glutardialdehyd.
Besonders bevorzugte Hydrophobine zur Ausführung der vorliegenden Erfindung sind die Hydrophobine des Typs dewA, rodA, hypA, hypB, sc3, basfl , basf2. Diese Hydrophobine inklusive ihrer Sequenzen sind beispielsweise in WO 2006/082 251 offenbart. Sofern nicht anders angegeben, beziehen sich die nachfolgend angegebenen Sequenzen auf die in WO 2006/082 251 offenbarten Sequenzen. Eine Übersichtstabelle mit den SEQ-ID- Nummern befindet sich in WO 2006/082 251 auf Seite 20.
Erfindungsgemäß insbesondere geeignet sind die Fusionsproteine yaad-Xa-dewA-his (SEQ ID NO: 20), yaad-Xa-rodA-his (SEQ ID NO: 22) oder yaad-Xa-basfl-his (SEQ ID NO: 24) mit den in Klammern angegebenen Polypeptidsequenzen sowie den dafür codierenden Nuklein- säuresequenzen, insbesondere den Sequenzen gemäß SEQ ID NO: 19, 21 , 23. Besonders bevorzugt kann yaad-Xa-dewA-his (SEQ ID NO: 20) eingesetzt werden.
Auch Proteine, die sich ausgehend von den in SEQ ID NO. 20, 22 oder 24 dargestellten Polypeptidsequenzen durch Austausch, Insertion oder Deletion von mindestens einer, bis hin zu 10, bevorzugt 5, besonders bevorzugt 5 % aller Aminosäuren ergeben, und die die biologische Eigenschaft der Ausgangsproteine noch zu mindestens 50 % besitzen, sind besonders bevorzugte Ausführungsformen. Unter biologischer Eigenschaft der Proteine wird hierbei die bereits beschriebene Änderung des Kontaktwinkels um mindestens 20 ° verstanden.
Besonders zur Ausführung der vorliegenden Erfindung geeignete Derivate sind von yaad-Xa- dewA-his (SEQ I D NO: 20), yaad-Xa-rodA-his (SEQ I D NO: 22) oder yaad-Xa-basfl-his (SEQ ID NO: 24) durch Verkürzung des yaad-Fusionspartners abgeleitete Derivate. Anstelle des vollständigen yaad-Fusionspartners (SEQ ID NO: 16) mit 294 Aminosäuren kann vorteilhaft ein verkürzter yaad-Rest eingesetzt werden. Der verkürzte Rest sollte aber zumindest 20, bevorzugt mindestens 35 Aminosäuren umfassen. Beispielsweise kann ein verkürzter Rest mit 20 bis 293, bevorzugt 25 bis 250, besonders bevorzugt 35 bis 150 und beispielsweise 35 bis 100 Aminosäuren eingesetzt werden. Ein Beispiel für ein derartiges Protein ist yaad40-Xa-dewA-his (SEQ ID NO: 26 in PCT/EP2006/064720), welches einen auf 40 Aminosäuren verkürzten yaad-Rest aufweist.
Eine Spaltstelle zwischen dem Hydrophobin und dem Fusionspartner bzw. den Fusionspartnern kann dazu genutzt werden, den Fusionspartner abzuspalten und das reine Hydrophobin in underivatisierter Form freizusetzen (beispielsweise durch BrCN-Spaltung an Methionin, Faktor Xa-, Enterokinase-, Thrombin-, TEV-Spaltung etc.).
Die erfindungsgemäß verwendeten Hydrophobine lassen sich chemisch durch bekannte Verfahren der Peptidsynthese, wie beispielsweise durch Festphasensynthese nach Merrifield herstellen.
Natürlich vorkommende Hydrophobine lassen sich aus natürlichen Quellen mittels geeigneter Methoden isolieren. Beispielhaft sei auf Wösten et. al., Eur. J. Cell. Bio. 63, 122-129 (1994) oder WO 1996/41882 verwiesen . Ein gentechnisches Herstellverfahren für Hydrophobine ohne Fusionspartner aus Talaromyces thermophilus ist von US 2006/0040349 beschrieben.
Die Herstellung von Fusionsproteinen kann bevorzugt durch gentechnische Verfahren erfolgen, bei denen eine für den Fusionspartner und eine für den Hydrophobinteil codierende Nukleinsäuresequenz, insbesondere DNA-Sequenz, so kombiniert werden, dass in einem Wirtsorganismus durch Genexpression der kombinierten Nukleinsäuresequenz das gewünschte Protein erzeugt wird. Ein derartiges Herstellverfahren beispielsweise ist von WO 2006/082251 oder WO 2006/082253 offenbart. Die Fusionspartner erleichtern die Herstellung der Hydrophobine erheblich. Fusions-Hydrophobine werden bei den gentechnischen Verfahren mit deutlich besseren Ausbeuten produziert als Hydrophobine ohne Fusionspartner.
Die nach dem gentechnischen Verfahren von den Wirtsorganismen produzierten Fusions- Hydrophobine können in prinzipiell bekannter Art und Weise aufgearbeitet und mittels bekannter chromatographischer Methoden gereinigt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann das in WO 2006/082253, Seiten 1 1/12 offenbarte, vereinfachte Aufarbeitungs- und Reinigungsverfahren eingesetzt werden. Hierzu werden die fermentierten Zellen zunächst aus der Fermentationsbrühe abgetrennt, aufgeschlossen und die Zelltrümmer von den Einschlusskörpern (inclusion bodies) getrennt. Letzteres kann vorteilhaft durch Zentrifugieren erfolgen. Schließlich können die Einschlusskörper, beispielsweise durch Säuren, Basen und/oder Detergentien in prinzipiell bekannter Art und Weise aufgeschlossen werden, um die Fusions-Hydrophobine freizusetzen. Die Einschlusskörper mit den erfindungsgemäß verwendeten Fusion-Hydrophobinen können in der Regel schon unter Verwendung von 0,1 m NaOH innerhalb von ca. 1 h vollständig gelöst werden. Die erhaltenen Lösungen können - ggf. nach Einstellen des gewünschten pH-Wertes - ohne weitere Reinigung zur Ausführung dieser Erfindung eingesetzt werden. Die Fusions- Hydrophobine können aus den Lösungen aber auch als Feststoff isoliert werden. Bevorzugt kann die Isolierung mittels Sprühgranulieren oder Sprühtrocknen erfolgen, wie in WO 2006/082253, Seite 12 beschrieben wird. Die nach dem vereinfachten Aufarbeitungsund Reinigungsverfahren erhaltenen Produkte umfassen neben Resten von Zelltrümmern in der Regel ca. 80 bis 90 Gew.-% Proteine. Die Menge an Fusions-Hydrophobinen beträgt je nach Fusionskonstrukt und Fermentationsbedingungen in der Regel 30 bis 80 Gew.-% bezüglich der Menge aller Proteine.
Die isolierten, Fusions-Hydrophobine enthaltenden Produkte können als Feststoffe gelagert werden und zum Einsatz in den jeweils gewünschten Medien gelöst werden.
Die Fusions-Hydrophobine können als solche oder auch nach Abspaltung und Abtrennung des Fusionspartners als „reine" Hydrophobine zur Ausführung dieser Erfindung verwendet werden. Eine Spaltung nimmt man vorteilhaft nach der Isolierung der Einschlusskörper und deren Auflösung vor.
Weitere geeignete amphiphile Proteine, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden können, sind amphiphile selbstassemblierende Proteine.
Amphiphile, selbstassemblierende Proteine sind aus Polypeptiden aufgebaut, die aus Aminosäuren, insbesondere aus den 20 natürlich vorkommenden Aminosäuren, aufgebaut sind. Die Aminosäuren können auch modifiziert, beispielsweise acetyliert, glykosyliert, farnesyliert, sein. Geeig nete am ph i ph i le, sel bstassem bl ierende Protein e, z.B. C16- Spinnenseidenproteine, sind in WO 2007/082936 offenbart.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei den amphiphilen, selbstassemblierenden Proteinen um Spinnenseidenproteine. Die Spinnenseidenproteine konnten in ihrer ursprünglichen Form aus Spinnen isoliert werden. Ganz besonders geeignete Proteine sind Seidenproteine, die aus der „Major Ampullate"-Drüse von Spinnen isoliert werden konnten. Bevorzugte Seidenproteine sind ADF3 und ADF4 aus der „Major Ampullate"-Drüse von Araneus diadematus (Guerette et al., Science 272, 5258: 112-5 (1996)).
Ebenso geeignete Proteine zur Anwendung in dem erfindungsgemäßen Verfahren sind natürliche oder synthetische Proteine, die sich von natürlichen Seidenproteinen ableiten und welche unter Verwendung gentechnologischer Arbeitsmethoden heterolog in prokaryonti- schen oder eukaryontischen Expressionssystemen hergestellt wurden. Nicht limitierende Beispiele für prokaryontische Expressionsorganismen sind Escherichia coli, Bacillus subtilis, Bacillus megaterium, Corynebacterium glutamicum und andere. Nicht limitierende Beispiele für eukariontische Expressionsorganismen sind Hefen, wie Saccharomyces cerevisiae, Pi- chia pastoris und andere, filamentöse Pilze, wie Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Aspergillus nidulans, Trichoderma reesei, Acremonium chrysogenum und andere, Säugetier- zellen wie Heia-Zellen, COS-Zellen, CHO-Zellen und andere, Insektenzellen, wie Sf9-Zellen, MeL-Zellen und andere.
Besonders bevorzugt werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren synthetische Proteine, welche auf Wiederholungseinheiten von natürlichen Seidenproteinen basieren, eingesetzt. Neben den synthetischen repetitiven Seidenprotein-Sequenzen können diese zusätzlich eine oder mehrere natürliche nicht-repetitive Seidenprotein-Sequenzen enthalten (Winkler und Kaplan, J. Biotechnol. 74: 85-93 (2000)).
Unter den synthetischen Seidenproteinen sind synthetische Spinnenseidenproteine bevorzugt, welche auf Wiederholungseinheiten von natürlichen Spinnenseidenproteinen basieren. Neben den synthetischen repetitiven Spinnenseidenprotein-Sequenzen können diese zusätzlich eine oder mehrere natürliche nicht-repetitive Spinnenseidenprotein-Sequenzen enthalten.
Unter den synthetischen Spinnenseidenproteinen ist das sogenannte C16-Protein zu nennen (Hümmerich et al., Biochemistry, 43 (42) : 13604 - 13612 (2004)). Dieses Protein hat die in SEQ ID NO: 1 in WO 2007/082936 dargestellte Polypeptidsequenz. Neben der in SEQ ID NO: 1 dargestellten Polypeptidsequenz sind auch besonders funktionale Äquivalente, funktionale Derivate und Salze dieser Sequenz bevorzugt. Unter funktionalen Äquivalenten, funktionalen Derivaten und Salzen dieser Sequenz sind die in WO 2007/082936 definierten funktionalen Äquivalente, funktionalen Derivate und Salze zu verstehen.
Besonders bevorzugte amphiphile, selbstassemblierende Proteine sind in der nicht vorveröffentlichten älteren PCT-Anmeldung mit dem Aktenzeichen PCT/EP2008/057526 (Anmeldedatum: 16. Juni 2008) offenbart. Im Folgenden sind besonders geeignete synthetische repe- titive Proteine beschrieben, wobei das S16- und das R16-Protein ganz besonders bevorzugt sind.
Repetitive Proteine mit 25 Wiederholungseinheiten, die die Konsensussequenz (I)
Figure imgf000023_0001
Y G wobei
Figure imgf000023_0002
X2G, L, Q X3R, K, T oder P X4 P1 A, T oder S X5 D, T oder S X6S, Q oder T, ist und die Konsensussequenz (II)
Z1 Z2 (Z3A)nZ4Z5 Z6 wobei
Z1 S1 Q, N, T oder G
Z2 keine Aminosäure oder A Z3 A oder G
Z4 keine Aminosäure, A oder S
Z5 G, S, Q, N oder T
Z6 G1 P, S, Q, N oder T
N eine natürliche ganze Zahl mit 2 < n < 12 ist, enthalten.
Repetitive Proteine gemäß der vorliegenden Anmeldung zeichnen sich dadurch aus, dass mindestens 60%, bevorzugt mindestens 80% ihrer Aminosäuresequenz aus Wiederholungseinheiten bestehen.
Eine Wiederholungseinheit ist eine Aminosäuresequenz mit einer Länge von 7 -100, bevorzugt 12-60 und besonders bevorzugt 1 5-40 Aminosäuren, die innerhalb eines Proteins mehrere Mal als identische Sequenz oder als Variation mit 70%, bevorzugt mindestens 80% und besonders bevorzugt mindestens 90% Identität vorkommt. Repetitive Proteine gemäß der vorliegenden Erfindung können identische Kopien oder Variationen einer einzigen oder mehrerer unterschiedlicher Aminosäuresequenzen enthalten.
Die Wiederholungseinheiten können durch Linker verbunden sein, die bevorzugt 1 bis 30 Aminosäuren, besonders bevorzugt 1 bis 20 Aminosäuren enthalten. Die Aminosäuresequenz eines Linkers kann von anderen Proteinen, bevorzugt Strukturproteinen abgeleitet sein oder kein natürliches Vorbild besitzen oder ganz abwesend sein.
Es können eine beliebige Anzahl von Wiederholungseinheiten, bevorzugt 1-100, besonders bevorzugt, 1 0-65 und am meisten bevorzugt 15-35 aneinandergefügt sein. Der Begriff Konsensussequenz wie er hier verwendet wird, bezeichnet eine Aminosäuresequenz, die häufig an einer bestimmten Position vorkommende Aminosäuren enthält, wobei andere Aminosäuren nicht näher bestimmt werden sondern durch den Platzhalter X anstelle des üblich verwendeten Ein-Buchstaben-Codes für Aminosäuren ersetzt werden. Der EinBuchstaben-Code für Aminosäuren, der hier verwendet wird, ist dem Fachmann bekannt.
In einer Ausführungsform ist das Verhältnis der Anzahl der Konsensussequenzen (I) zur Anzahl der Konsensussequenzen (II) innerhalb 60%, bevorzugt mindestens 80% der Wiederholungseinheiten des repetitiven Proteins kleiner als fünf und größer als zwei.
In einer Ausführungsform ist das Verhältnis der Anzahl der Konsensussequenzen (I) zur Anzahl der Konsensussequenzen (II) innerhalb 60%, bevorzugt mindestens 80% der Wiederholungseinheiten des repetitiven Proteins gleich oder kleiner als zwei und größer als eins, bevorzugt gleich zwei.
In einer Ausführungsform ist das Verhältnis der Anzahl der Konsensussequenzen (I) zur Anzahl der Konsensussequenzen (II) innerhalb 60%, bevorzugt mindestens 80% der Wiederholungseinheiten des repetitiven Proteins gleich oder kleiner als eins, bevorzugt gleich eins. In einer Ausführung enthalten 60%, bevorzugt mindestens 80% der Wiederholungseinheiten des repetitiven Proteins die Teilsequenz GGRPSDTYG oder GGRPSSSYG.
In einer Ausführungsform enthalten mindestens 60%, bevorzugt mindestens 80% der Wiederholungseinheiten der erfindungsgemäßen Proteine die Sequenzmotive An oder (GA)m mit A = Alanin, G = Glycin, n = 2 -12, m = 2 -10, bevorzugt n = 5 -10, m = 4 - 8 und besonders bevorzugt n = 7 - 9, m = 6 -7.
In einer weiteren Ausführungsform enthalten die repetitiven Proteine die Wiederholungseinheiten PGSSAAAAAAAASGPGQGQGQGQGQGGRPSDTYG oderSAAAAAA- AAGPGGGNGGRPSDTYGAPGGGNGGRPSSSYG.
In einer weiteren Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße repetitive Protein amino- terminal oder carboxy terminal eine Peptidsequenz von 4-30 und besonders bevorzugt 5- 1 5 Aminosäuren Länge, die zur Detektion des Proteins mittels Immunoblotting oder zur Reinigung des Proteins über Affinitätschromatographie dient. Nichtlimitierende Beispiele für solche Peptidsequenzen sind 6 x His-Tag (HHHHHH), T7-Tag (MASMTGGQQMG), S-Tag (KETAAAKFERQHMDS), c-Myc-Tag (EQKLISEEDL), Strep-Tag (WSHPQFEK) oder HA-Tag (YPYDVPDYA) (Terpe; Appl Microbiol Biotechnol; 60(5): 523-33 (2003)). Zwischen dem erfindungsgemäßen Protein und der zusätzlichen Peptidsequenz können Aminosäuresequenzen eingefügt sein, die das chemische oder enzymatische Abspalten der Peptidsequenz ermöglichen.
In einer weiteren Ausführung enspricht die Aminosäuresequenz des repetitiven Proteins der SEQ ID NO 2 oder Teilen dieser Sequenz.
In einer weiteren Ausführung enspricht die Aminosäuresequenz des repetitiven Proteins der SEQ ID NO 4 oder Teilen dieser Sequenz.
Die Herstellung von repetitiven Proteinen kann durch Expression natürlicher Gensequenzen erfolgen, die molekularbiologisch verändert wurden um die erfindungsgemäße Struktur zu erlangen. Methoden zur Isolierung und Modifikation natürlicher Gensequenzen sind dem Fachmann bekannt.
Bevorzugt erfolgt die Herstellung der repetitiven Proteine durch Expression synthetisch hergestellter Gensequenzen. Eine Möglichkeit zur Herstellung synthetischer Gensequenzen ist in Huemmerich et al., Biochemistry. 43(42): 13604-12, (2004) beschrieben.
Bevorzugte Nukleinsäuresequenzen sind SEQ ID NO 1 und SEQ ID NO 3.
Geeignete Expressionssysteme für Proteine sind wohlbekannt und wurden beschrieben in Sambrook et al.: Molecular cloning: A Laboratory Manual; 3rd Ed. CoId Spring Harbour Labo- ratory Press; CoId Spring Harbour (2001 ). Nichtlimitierende Beispiele für prokaryontische Expressionsorganismen sind Escherichia coli, Bacillus subtilis, Bacillus megaterium, Cory- nebacterium glutamicum u.a.. Nichtlimitierende Beispiele für eukaryontische Expressionsorganismen sind Hefen, wie Saccharomyces cerevisiae, Pichia pastoris u.a., filamentöse Pilze, wie Aspergillus niger, Aspergillus oryzae, Aspergillus nidulans, Trichoderma reesei, Acremo- nium chrysogenum u.a., Säugetierzellen, wie Heia-Zellen, COS-Zellen, CHO-Zellen u.a., Insektenzellen, wie Sf9-Zellen, MEL-Zellen u.a., Pflanzen oder Pflanzenzellen wie Solanum tuberosum, Nicotiana u.a..
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Nano- oder Mesofasern oder textilen Flächengebilden enthaltend Nano- oder Mesofasern, umfassend den Schritt:
(i) Elektrostatisches Verspinnen von mindestens einem Polymer A, wobei eine kolloidale Dispersion mindestens eines im Wesentlichen wasserunlöslichen Polymers A in einem wässrigen Medium elektrostatisch versponnen wird, wobei das Polymer A in Gegenwart mindestens eines amphiphilen Proteins ausgewählt aus amphiphilen selbstassemblierenden Proteinen und Hydrophobinen versponnen wird.
Geeignete im Wesentlichen wasserunlösliche Polymere A sowie geeignete elektrostatische Spinverfahren zum Verspinnen einer kolloidalen Dispersion mindestens eines im Wesentlichen wasserunlöslichen Polymers A in einem wässrigen Medium, geeignete amphiphile, selbstassemblierende Proteine, geeignete Hydrophobine sowie ein geeignetes Verfahren zum elektrostatischen Verspinnen in Gegenwart mindestens eines amphiphilen Proteins sind vorstehend genannt.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können Nano- oder Mesofasern erhalten werden oder direkt textile Flächengebilde, enthaltend Nano- oder Mesofasern. Geeignete Verfahren zur Herstellung der textilen Flächengebilde sowie der Nano- oder Mesofasern sind vorstehend genannt. Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft daher Nano- oder Mesofasern erhältlich durch das erfindungsgemäße Verfahren sowie textile Flächengebilde erhältlich durch das erfindungsgemäße Verfahren.
Die Nano- oder Mesofasern bzw. die textilen Flächengebilde zeichnen sich dadurch aus, dass ihre Hydrophobie bzw. Hydrophilie durch das anwesende amphiphile Protein gezielt eingestellt werden kann.
Vorzugsweise beträgt der Durchmesser der erfindungsgemäßen Nano- oder Mesofasern 10 nm bis 50 μm, besonders bevorzugt 50 nm bis 2 μm und ganz besonders bevorzugt 100 nm bis 1 μm. Die Länge der Fasern hängt von dem Verwendungszweck ab und beträgt in der Regel 50 μm bis hin zu mehreren Kilometern.
Die erfindungsgemäßen textilen Flächengebilde können - wie vorstehend erwähnt - direkt in dem Elektrospinn-Verfahren hergestellt werden, zum Beispiel indem die in dem Elektrospinn- Verfahren gebildeten Polymerfäden auf einem Laufband unter Ausbildung einer Vliesschicht abgelegt werden. Es ist jedoch auch möglich, dass die gemäß dem erfindungsgemäßen E- lektrospinn-Verfahren gebildeten Nano- oder Mesofasern nachträglich zu textilen Flächengebilden verwoben werden. Die textilen Flächengebilde können ausschließlich aus den erfindungsgemäßen Nano- oder Mesofasern aufgebaut sein. Alternativ können die textilen Flächengebilde neben den erfindungsgemäßen Nano- oder Mesofasern konventionelle, dem Fachmann bekannte Fasern enthalten. Es ist zum Beispiel möglich, dass das erfindungsgemäße textile Flächengebilde aus konventionellen Fasern aufgebaut ist und eine Auflage (Schicht) aufweist, die die erfindungsgemäßen Polymerfasern enthält. Es ist des Weiteren zum Beispiel möglich, dass das textile Flächengebilde aus einer Mischung von konventionellen Fasern und erfindungsgemäßen Nano- oder Mesofasern aufgebaut ist.
Durch die erfindungsgemäße Anwesenheit von amphiphilen Proteinen während des Herstellungsverfahrens der textilen Flächengebilde oder durch Behandlung der textilen Flächengebilde oder der erfindungsgemäßen Nano- oder Mesofasern mit dem mindestens einen amphiphilen Protein wird eine Kontaktwinkeländerung gegenüber den entsprechenden unbehandelten textilen Flächengebilden oder Nano- oder Mesofasern bzw. den in Abwesenheit von amphiphilen Proteinen hergestellten textilen Flächengebilden oder Nano- oder Mesofasern von im Allgemeinen mindestens +/-10°, bevorzugt mindestens +/-20°, besonders bevorzugt mindestens +/-30° erreicht. Dabei wird bei einer Hydrophilierung eine Kontaktwinkeländerung von im Allgemeinen mindestens +10°, bevorzugt mindestens +20°, besonders bevorzugt mindestens +30° erreicht und bei einer Hydrophobierung eine Kontaktwinkeländerung von im Allgemeinen mindestens -10°, bevorzugt mindestens -20°, besonders bevorzugt mindestens -30°. Ob eine Hydrophilierung oder eine Hydrophobierung erreicht wird, hängt von der Hydrophilie bzw. Hydrophobie des eingesetzten Ausgangsmaterials ab. Bei Einsatz von hydrophilen Ausgangsmaterialien wird im Allgemeinen eine Hydrophobierung erreicht, bei Einsatz von hydrophoben Ausgangsmaterialien wird im Allgemeinen eine Hydrophilierung erreicht.
Die Kontaktwinkelmessungen erfolgen wie vorstehend beschrieben.
Somit ist es möglich, die Hydrophobie bzw. Hydrophilie der textilen Flächengebilde aufgebaut aus Nano- oder Mesofasern in Abhängigkeit von der gewünschten Anwendung anzupassen. Beispielsweise ist eine Hydrophobierung textiler Flächengebilde gegenüber textilen Flächengebilden, die nicht in Anwesenheit von amphiphilen Proteinen hergestellt wurden, möglich. Durch die Hydrophobierung können zum Beispiel eine verbesserte Schmutzabweisung oder verbesserte Filtriereigenschaften der Fasern oder textilen Flächengebilde erzielt werden.
Die erfindungsgemäßen textilen Flächengebilde sowie die erfindungsgemäßen Nano- oder Mesofasern selbst können für zahlreiche Anwendungen eingesetzt werden. Bevorzugte Anwendungen sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus dem Einsatz in den folgenden Anwendungen: Filter bzw. Filterteile, Non-wovens, Vliesstoffe, insbesondere für Gas-, Luft- und/oder Flüssigkeitsfiltration, technische bzw. Haushaltstextilien bzw. Bestandteile oder Beschichtungen solcher Textilien wie Wischtücher, Kosmetiktücher, Kleidung, Reinigungstextilien, Hygienetartikel, Medizintextilien usw., Beschichtungen bzw. Bestandteile von Verpackungen, zum Beispiel Beschichtungen von Papier, zum Einsatz in der Wundheilung bzw. als Wundauflage, zum Transport bzw. zur Freisetzung von Wirk- oder Effektstoffen, zum Beispiel in der Medizin, Landwirtschaft oder Kosmetik, Zellkulturträger, Katalysatorträger, Sensoren bzw. ihre Komponenten, akustische Dämpfer, Vorläufer zur Herstellung von anderen Fasern (organisch, anorganisch), sowie kontinuierlichen Schichten, zum Beispiel Filmen, als Additive für Polymere, Beschichtungen zur Verbesserung der Haptik, der optischen Eigenschaften, zum Beispiel Reflexionseigenschaften und des Aussehens, Membranherstellung sowie Absorber und Adsorber von festen, flüssigen und gasförmigen Medien.
In den meisten dieser Anwendungen werden die erfindungsgemäßen Nano- oder Mesofa- sern in Form der erfindungsgemäßen textilen Flächengebilde eingesetzt. Es ist jedoch auch möglich, die erfindungsgemäßen Nano- oder Mesofasern selbst einzusetzen, zum Beispiel als Additive (Füllstoffe) für Polymere oder als Vorläufer zur Herstellung von anderen Fasern und kontinuierlichen Schichten.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung zusätzlich. Beispiel 1
Zur Herstellung von Formulierungen, die mittels Elektrospinnen versponnen werden sollen, werden die folgenden Ausgangsstoffe verwendet:
240 g eines Styrol/Butylacrylat-Copolymers (50 : 50 w/w) (Acronal® 290D) in Form einer 50 Gew.-%igen wässrigen Dispersion
99 g Polyvinylformamid in Form einer 5,05 Gew.-%igen wässrigen Lösung (gewichtsmittleres Molekulargewicht des Polyvinylformamid: 3 000 000).
161 g wässrige Lösung eines amphiphilen Proteins (Ansatz 1 : 1 ,7 Gew.-%ige wässrige Lösung von Hydrophobin A ;Ansatz 2: 1 ,9 Gew.-%ige wässrige Lösung von Hydrophobin B, Ansatz 3: 2,9 Gew.-%ige wässrige Lösung des Proteins S16, Ansatz 4: 3,5 Gew.-%ige wässrige Lösung des Spinnenseidenproteins C16.
Hydrophobin A: Fusions Hydrophobin mit dem vollständigen Fusionspartner yaad: yaad-Xa-dewA-his (SEQ ID NO: 20 in WO2006/082 251 ) Hydrophobin B: Fusionshydrophobin mit einem auf 40 Aminosäuren verkürzten
Fusionspartner: yaad40-Xa-dewA-h i s (S E Q I D N O : 26 i n
PCT/EP2006/064720)
Spinnenseidenprotein C16: SEQ ID NO: 1 in WO 2007/082936 Protein S16: SEQ ID NO: 4 in der vorliegenden Anmeldung (SEQ ID NO: 4 in der nicht vorveröffentlichten älteren PCT-Anmeldung mit dem
Aktenzeichen PCT/EP2008/057526) In der nachfolgenden Tabelle 1 sind die Konzentrationen der einzelnen Komponenten in der zum Elektroverspinnen eingesetzten Formulierung sowie im Feststoff zusammengefasst.
Tab. 1 : Zusammensetzung der Verspinnansätze.
Figure imgf000029_0001
Als Vergleichsansatz wird eine Lösung hergestellt, die 240 g eines Styrol/Butylacrylat- Copolymers (50 : 50) in Form einer wässrigen Dispersion (50 Gew.-%) enthält (Acronal® 290D) und 99 g Polyvinylformamid (A5/35) in Form einer 5,05 Gew.-%igen wässrigen Lösung, wobei das Polyvinylformamid ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von 3 000 000 aufweist.
Aus den Lösungen gemäß den Ansätzen 1 bis 4 sowie der Lösung gemäß dem Vergleichsansatz werden in einer Nanospider-Elektrospin-Anlage der Firma Elmarco (Tschechische Republik) Nanofaservliese hergestellt. Das Arbeitsprinzip der Anlage ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Die entsprechend den Ansätzen bzw. entsprechend dem Vergleichsansatz eingesetzte Dispersion befindet sich mit den gelösten Proteinen in einem Behälter, in dem eine glatte Metallwalze permanent rotiert. Dabei befindet sich ein Teil der Formulierung beständig auf der Walzenoberfläche. Das elektrische Feld, zwischen der Walze und der Gegenelektrode (oberhalb der Walze) bewirkt, dass sich aus der Formulierung Nanofasern bilden. Der gewünschte Nanofaservlies entsteht auf einem Polypropylensubstrat, das zwischen den beiden Elektroden vorbeizieht. Das elektrische Feld beträgt in allen Ansätzen und dem Vergleichsansatz etwa 2,1 kV/cm (82 kV bei 25 cm Elektrodenabstand).
Fig. 1 : Schematische Darstellung der Arbeitsweise einer Nanospider-Elektrospin-Anlage der Fa. Elmarco:
In Fig. 1 bedeuten: G Gegenelektrode S Substrat
F Fasern
R rotierender Zylinder
P Behälter mit Polymerdispersion und gelöstem Protein
In den Ansätzen 1 bis 4 werden die vorstehend genannten amphiphilen Proteine Hydropho- bin A und Hydrophobin B sowie die amphiphilen Proteine S16 und C16 aus wässriger Lösung zusammen mit dem Styrol/Butylacrylat-Copolymer zu Nanofaservliesen verarbeitet, während in dem Vergleichsansatz kein amphiphiles Protein zugesetzt wird. Die Eigenschaften der hergestellten Vliese (textilen Flächengebilde) wurden dann mittels Kontaktwinkelanalyse überprüft.
Die Kontaktwinkel werden gemäß der vorliegenden Anmeldung mit entionisiertem Wasser bei 23°C gemessen. Dazu werden ca 3μl große Tropfen auf die Oberflächen des textilen Flächengebildes oder der Nano- oder Mesofasern aufgesetzt, und mit einem optischen Konturanalyse-System werden die sich bildeten Kontaktwinkel an 5 Stellen pro Muster bestimmt.
Gemäß der vorliegenden Anmeldung werden die Kontaktwinkelmessungen mit einer DSA- 10-MK2 Apparatur der Fa. Krüss GmbH (Deutschland) durchgeführt und mit Software Drop Shape Analysis v. 1.80.1.2. ausgewertet.
Eine Kontaktwinkelmessung bei den fertigen Vliesen ergibt bei allen aus den Ansätzen (1 bis 4) resultierenden, erfindungsgemäßen Vliesen deren signifikante Hydrophobisierung, die in Tabelle 2 dargestellt ist. Weiterhin kommt es zu einem verzögerten Einsinken von Wassertropfen, welche auf der Vliesoberfläche abgesetzt werden.
Tab. 2: Kontaktwinkelmessung von Wassertropfen, welche auf den aus Fasern bestehenden Flächengebilden abgesetzt wurden. Jeweils drei unterschiedliche Einzelmessungen wurden durchgeführt und anschließend die Mittelwerte daraus berechnet.
Figure imgf000030_0001
Durch eine Antikörperreaktion kann bei allen erfindungsgemäßen Vliesen gemäß den Ansätzen 1 bis 4 gezeigt werden, dass diese die entsprechend verwendeten Proteine enthalten. Dabei wurden Antikörper eingesetzt, welche spezifische Sequenzen der Proteine erkennen und binden. Anschließend werden durch an die Antikörper gekoppelte Enzyme Farbreaktionen katalysiert und damit indirekt das Vorhandensein der Proteine visualisiert. Stücke der erfindungsgemäßen Vliese werden 30 Minuten mit Western Blocking Reagent (Fa. Roche, 10 x conc.) behandelt und anschließend zweimal mit TTBS-Puffer (20 mM Tris(hydroxymethyl)aminomethan; 150 mM NaCI; pH-Wert 7,5; 0,05 % Polyoxyethylen(20)- sorbitanmonolaurat) sowie einmal mit TBS-Puffer (2OmM Tris(hydroxymethyl)-aminomethan; 150 mM NaCI; pH-Wert 7,5) für jeweils 5 Minuten gewaschen.
Im Falle der Vliese, welche das S16-Protein oder das C16-Spinnenseidenprotein enthalten, erfolgt dann die Inkubation der Vliese mit einem gegen die jeweils in diesen Proteinen vorhandene T7-Tag-Sequenz gerichteten Antikörper (T7-Tag® Antibody AP Conjugate, Novagen, US), an welchen das Enzym Alkalische Phosphatase gekoppelt ist und der 1 :1000 in 20 ml TBS-Puffer verdünnt wird. Die Hydrophobin A und B enthaltenden Vliese werden zuerst mit einem gegen die in diesen Proteinen enthaltene His-Tag-Sequenz gerichteten Antikörper (Monoclonal Anti HexaHis Antibody, Sigma, Deutschland) inkubiert. Anschließend erfolgt hier die spezifische Erkennung und Bindung eines zweiten Enzym-gekoppelten Antikörpers (Anti Mouse IgG AP Antibody, Sigma, Deutschland) an den ersten Antikörper.
Unabhängig ob die Vliese mit einem (S16-Protein, C16-Spinnenseidenprotein) oder zwei Antikörpern (Hydrophobin A und B) behandelt werden, werden die Ansätze anschließend zweimal mit TTBS-Puffer und einmal mit TBS-Puffer für jeweils 5 Minuten gewaschen. Die Reaktion der an den jeweils letzten Antikörper gekoppelten Alkalischen Phosphatase wird durch Zugabe einer Substratlösung (NBT/BCIP-System, Roche AG, Deutschland) gestartet. Zur Herstellung des Alkalische Phosphatase-Substrats wird 1 Tablette NBT/BCIP in 50 ml Wasser gelöst. Die Reaktionsansätze werden dann bis zur deutlich sichtbaren rot-violetten Färbung inkubiert und anschließend durch Wegwaschen der Substratlösung abgestoppt. Die Färbung der Vliese erlaubt somit Rückschlüsse auf die Enzymaktivität und damit das Vorhandensein der gebundenen Antikörper. Da diese Antikörper spezifische Sequenzen der verwendeten amphiphilen Proteine erkennen kann somit indirekt deren Vorhandensein in den Vliesen nachgewiesen werden. In dem dargestellten Assay zeigt sich, dass erfindungsgemäße Vliese signifikant stärkere rot-violette Färbung aufweisen als der gleich behandelte Vergleichsansatz (Fig. 2).
Fig. 2: Immunologischer Nachweis der amphiphilen Proteine i n Styrol/Butylacrylat- Vliesstoffen mittels spezifischer Antikörper. Eine rot-violette Färbung der Vliesstoffe deutet auf eine Antikörperreaktion und damit das Vorhandensein der amphiphilen Proteine hin:
In Fig. 2 bedeuten:
V Vergleichsansetz (ohne Protein)
A 1 Ansatz 1 (Hydrophobin A)
A 2 Ansatz 2 (Hydrophobin B)
A 3 Ansatz 3 (S 16-Protein)
A 4 Ansatz 4 (C16-Spinnenseidenprotein) Elektronenmikroskopische Aufnahmen der unter Zugabe der amphiphilen proteine hergestellten Vliese (gemäß den Ansätzen 1 bis 4) zeigen keine signifikanten Unterschiede zu dem gemäß dem Vergleichsansatz hergestellten Vlies.
Die erfindungsgemäßen Vliese sind in den Fig. 3A-D dargestellt und das Vlies gemäß dem Vergleichsbeispiel ist in Fig. 3E dargestellt. Dabei zeigt Fig. 3A das erfindungsgemäße Vlies gemäß Ansatz 1 , Fig. 3B das erfindungsgemäße Vlies gemäß Ansatz 2, Fig. 3C das erfindungsgemäße Vlies gemäß Ansatz 3, Fig. 3D das erfindungsgemäße Vlies gemäß Ansatz 4 und Fig. 3E das Vlies gemäß dem Vergleichsansatz.
Fig. 3. Elektronmikroskopische Aufnahmen der Protein-enthaltenden Vliesstoffe: In Fig. 3 A-E bedeuten:
A Ansatz 1 (Hydrophobin A)
B Ansatz 2 (Hydrophobin B)
C Ansatz 3 (S16-Protein)
D Ansatz 4 (C16-Spinnenseidenprotein)
E Vergleichsansetz (ohne Protein)
Beispiel 2
In einem weiteren Ansatz wird untersucht, ob aus Polymeren hergestellte Vliese nachträglich durch Proteinbeschichtung modifiziert werden können. Dazu werden hydrophobe Vliesstoffe des schlagzähen Polysterols HiPS 495F verwendet. Zur Herstellung der Vliesstoffe werden 210 g HIPS 495 F (entspricht 14 % [w/w]) in 1 161 g Chloroform / 129 g Toluol (entspricht Massenverhältnis 90/10) unter Zusatz von 3 g Benzyltriethylammoniumchlorid (entspricht 0,2 % [w/w]) gelöst.
Die Verarbeitung des Ansatzes zu einem Nanofaser-Vliesstoff erfolgt wie in Beispiel 1 beschrieben durch Elektroverspinnen der Polysterol-Lösung mittels Nanospider-Elektrospinn- Anlage der Firma Elmarco (Tschechische Republik). Folgende Spinnparameter werden dabei angelegt: Elektrodenabstand 25cm, Spannung: 82 kV, Walze-Rotationsgeschwindigkeit 50 Hz, relative Luftfeuchte 48%, Temperatur: 23°C.
Zur nachträglichen Beschichtung von Polysterol-Vliesstoff werden Hydrophobin B 10mg/ml in Wasser (Ansatz 1 ) und C16-Spinnenseidenprotein (Ansatz 2) 100mg/ml in Ameisensäure gelöst. Dann erfolgt eine Verdünnung der Proteine auf jeweils 500 μg/ml im Beschichtungpuffer (5OmM Tris+1 mM CaC^ pH 8). Anschließend werden Polysterol-Vliesstoffstücke in den Protein-enthaltenden Beschichtungspuffern für 16-20 h bei 800C und 1400 rpm auf dem Thermoschüttler inkubiert. Im Vergleichsansatz enthält der Beschichtungspuffer kein Protein. Nach der Beschichtung werden die Vliese mit Wasser gewaschen und bei 600C getrocknet. Dann erfolgt die Kontaktwinkelanalyse wie in Beispiel 1 beschrieben. Es zeigt sich, dass Po- lysterol-Nanofaservliesstoffe durch Hydrophobin B- und C16-Spinnenseidenprotein- Behandlung deutlich hydrophiliert werden, verglichen mit dem Ansatz ohne Protein, da die Kontaktwinkel signifikant reduziert sind (Tabelle 3).
Tab. 3: Kontaktwinkelmessung von Wassertropfen, welche auf den aus Fasern bestehenden Vliesen abgesetzt werden. Jeweils mindestens zwei unterschiedliche Einzelmessungen werden durchgeführt und anschließend die Mittelwerte daraus berechnet.
Figure imgf000033_0001
Der Nachweis der verwendeten Proteine im Vliesstoff erfolgt wie in Beispiel 1 beschrieben durch Antikörper. Es werden die gleichen Antikörper gewählt und die Versuche unter den Bedingungen durchgeführt wie in Beispiel 1 beschrieben. Die in diesem Versuch klar auftretende rot-violette Färbung der Hydrophobin B- oder C16-Spinnenseidenprotein-behandelten Vliesstoffe im Vergleich zum Kontrollansatz ohne Protein zeigt klar, dass eine Oberflächen- beschichtung der Vliesstoffe mit den Proteinen stattgefunden hat (Fig. 4).
Fig. 4: Immunologischer Nachweis der Proteinbeschichtung auf Polysterol-Vliesstoffen mittels spezifischer Antikörper. Eine rot-violette Färbung der Vliesstoffe deutet auf eine Antikörperreaktion und damit das Vorhandensein der amphiphilen Proteine hin:
In Fig. 4 bedeuten:
V Vergleichsansetz (ohne Protein) A 1 Ansatz 1 (Hydrophobin A) A 2 Ansatz 2 (Hydrophobin B)

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Nano- oder Mesofasern oder textilen Flächengebilden enthaltend Nano- oder Mesofasern umfassend den Schritt:
(i) Elektrostatisches Verspinnen von mindestens einem Polymer A,
dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer A in Gegenwart mindestens eines amphiphilen Proteins versponnen wird und/oder die Nano- oder Mesofasern und/oder das textile Flächengebilde mit mindestens einem amphiphilen Protein behandelt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer A ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus durch radikalische Polymerisation hergestellten Polymeren, bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Homo- und Copolyme- risaten von aromatischen Vinylverbindungen, besonders bevorzugt Styrol-Homo- oder Styrol-Copolymeren, Homo- und Copolymerisaten von Alkylacrylaten, Homo- und Co- polymerisaten von Alkylmethacrylaten, Homo- und Copolymerisaten von α-Olefinen, besonders bevorzugt Polyethylen oder Polypropylen, Homo- und Copolymerisaten von aliphatischen Dienen, Homo- und Copolymerisaten von Vinylhalogeniden, Homo- und Copolymerisaten von Vinylacetaten, wobei die Homo- und Copolymerisate teilweise oder vollständig zu Vinylalkoholen hydrolysiert sein können, Homo- und Copolymerisaten von Acrylnitrilen, Homo- und Copolymerisaten von Vinylamiden, Polyacetalen und Copolymeren aufgebaut aus zwei oder mehr der die vorstehend genannten Polymere bildenden Monomereinheiten; durch Polykondensation hergestellten Polymeren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Homopolyestern, Copolyestern, Polysulfonen, Polycarbonaten, Polyethersulfonen, Homopolyamiden, Copolyamiden, Polyarylsulfiden und Polyetherketonen; Polyethern, bevorzugt Polyalkylenglykolen, Polyetherpolyolen oder Polyalkylenoxiden, durch Polyaddition hergestellten Polymeren ausgewählt aus Homo- und Copolymerisaten von Urethanen, Biopolymeren, bevorzugt Polysacchariden, Polylactiden, Polyglykosiden, modifizierten und nicht modifizierten Cellulosen, Viskose, Chitosan, und Mischungen der vorstehend genannten Homo- und Copolymerisate.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (i) eine kolloidale Dispersion mindestens eines im Wesentlichen wasserunlöslichen Polymers A in einem wässrigen Medium elektrostatisch versponnen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die kolloidale Dispersion zusätzlich wenigstens ein wasserlösliches Polymer B mit einer Löslichkeit in Wasser von mindestens 0,1 Gew.-% enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine wasserlösliche Polymer B ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyvinylalkohol, Polyvinylformamid, Polyvinylamin, Polycarbonsäuren, Polyacrylamid, Polyitaconsäure, Poly(2-hydroxyethylacrylat), Poly(N-isopropylacrylamid), Polysulfonsäure, Polymethac- rylamid, Polyalkylenoxiden, Poly-N-vinylpyrrolidon, Hydroxymethylcellulosen, Hydroxy- ethylcellulosen, Hydroxypropylcellulosen, Carboxymethylcellulosen, Maleinsäuren, Al- ginaten, Kollagenen, Gelatine, Poly(ethylenimin), Polystyrolsulfonsäure, Kombinationen aufgebaut aus zwei oder mehr der die vorstehend genannten Polymere bildenden Monomereinheiten, Copolymeren aufgebaut aus zwei oder mehr der die vorstehend genannten Polymere bildenden Monomereinheiten, Pfropfcopolymere aufgebaut aus zwei oder mehr der die vorstehend genannten Polymere bildenden Monomereinheiten, Sternpolymeren aufgebaut aus zwei oder mehr der die vorstehend genannten Polymere bildenden Monomereinheiten, hochverzweigten Polymeren aufgebaut aus zwei oder mehr der die vorstehend genannten Polymere bildenden Monomereinheiten und Dendrimeren aufgebaut aus zwei oder mehr der die vorstehend genannten Polymere bildenden Monomereinheiten.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine wasserlösliche Polymer B in einer Menge von 0 bis 25 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das mindestens eine wasserunlösliche Polymer A, eingesetzt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine amphiphile Protein ausgewählt ist aus amphiphilen, selbstassemblieren- den Proteinen und Hydrophobinen.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die amphiphilen, selbstas- semblierenden Proteine Spinnenseidenproteine, bevorzugt C16- Spinnenseidenproteine, S16-Proteine oder R16-Proteine sind.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrophobine ausgewählt sind aus einem Fusions Hydrophobin mit dem vollständigen Fusionspartner y- aad: yaad-Xa-dewA-his und einem Fusionshydrophobin mit einem auf 40 Aminosäuren verkürzten Fusionspartner: yaad40-Xa-dewA-his.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine amphiphile Protein bei einer nachträglichen Behandlung der gemäß dem elektrostatischen Spinverfahren in Schritt (i) hergestellten Nano- oder Mesofasern bzw. der daraus gebildeten textilen Flächengebilde mit einer Lösung mindestens eines amphiphilen Proteins in einer Menge von 0,01 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 10 Gew.-% des amphiphilen Proteins in Bezug auf das Lösungsmittel, behandelt wird.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine amphiphile Protein bei einer direkten Einarbeitung der amphiphilen Proteine in die Lösung, Schmelze oder kolloidale Dispersion des Polymers A in einer Menge von im Allgemeinen 0,1 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 2 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das mindestens eine Polymer A, eingesetzt wird.
12. Nano- oder Mesofasern erhältlich durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11.
13. Nano- oder Mesofasern nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Durchmesser von 10 nm bis 50 μm, bevorzugt 50 nm bis 2 μm, besonders bevorzugt 100 nm bis 1 μm aufweist.
14. Textiles Flächengebilde erhältlich durch ein Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11.
15. Textiles Flächengebilde enthaltend Nano- oder Mesofasern gemäß Anspruch 12 oder 13.
16. Textiles Flächengebilde nach Anspruch 14 oder 15 oder Nano- oder Mesofasern nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde oder die Nano- oder Mesofasern gegenüber dem entsprechenden unbehandelten textilen Flächengebilde oder den entsprechenden unbehandelten Nano- oder Mesofasern bzw. dem in Abwesenheit von amphiphilen Proteinen hergestellten textilen Flächengebilde oder den in Abwesenheit von amphiphilen Proteinen hergestellten Nano- oder Mesofasern eine Kontaktwinkeländerung von mindestens +/-10°, bevorzugt mindestens +/- 20°, besonders bevorzugt mindestens +/-30° aufweist.
17. Verwendung von Nano- oder Mesofasern nach einem der Ansprüche 12 oder 13 oder von textilen Flächengebilden nach einem der Ansprüche 14 bis 16 für den Einsatz in den folgenden Anwendungen: Filter bzw. Filterteile, Non-wovens, Vliesstoffe, technische bzw. Haushaltstextilien bzw. Bestandteile oder Beschichtungen solcher Textilien, Reinigungstextilien, Hygieneartikel, Medizintextilien, Beschichtungen bzw. Bestandteile von Verpackungen, zum Einsatz in der Wundheilung bzw. als Wundauflage, zum Transport bzw. zur Freisetzung von Wirk- und Effektstoffen, Zellkulturträger, Katalysatorträger, Sensoren bzw. ihre Komponenten, akustische Dämpfer, Vorläufer zur Herstellung von anderen Fasern sowie kontinuierlichen Schichten, als Additive für Polymere, Beschichtungen zur Verbesserung der Haptik, der optischen Eigenschaften und des Aussehens, Membranherstellung sowie Adsorber und Absorber von festen, flüssigen und gasförmigen Medien.
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102277642A (zh) * 2011-07-04 2011-12-14 西南科技大学 一种热塑性羧甲基纤维素衍生物静电纺丝制备纤维的方法
WO2012091636A3 (ru) * 2010-12-30 2012-10-04 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского" Биополимерное волокно из хитозана, способ его получения и применение
CN102926027A (zh) * 2012-10-31 2013-02-13 西南科技大学 静电纺丝制备改性魔芋葡甘露聚糖/生物降解聚酯共混纤维的方法
EP2615107A1 (de) 2012-01-16 2013-07-17 Universität Bayreuth Neuartiges Biopolymer mit ausgezeichneter Zugfestigkeit, Dehnbarkeit und Zähigkeit
CN104480699A (zh) * 2014-12-15 2015-04-01 中国科学技术大学 光控开关控制元件的制备方法及光控开关
WO2016193547A1 (en) 2015-06-02 2016-12-08 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy A method for increasing foam stability
CN108385174A (zh) * 2018-04-24 2018-08-10 东华大学 一种分离控制电场多孔球形静电纺丝喷头及其纺丝方法
CN109629015A (zh) * 2018-12-28 2019-04-16 李瑞锋 一种分离控制电场多孔圆柱形静电纺丝装置及其纺丝方法
CN109944072A (zh) * 2019-03-18 2019-06-28 温州优巴信息技术有限公司 一种含双芘纳米颗粒的海藻酸钠无纺布材料及其制备方法
CN109989120A (zh) * 2019-03-18 2019-07-09 广东工业大学 一种静电纺丝双通道注射器及其实现方法
WO2022033743A1 (en) 2020-08-14 2022-02-17 Re-Organic As Method to disperse nano-cellulose in polymers, and derived products
CN116005290A (zh) * 2022-12-30 2023-04-25 华南理工大学 一种含功能蛋白的高疏水复合纳米纤维及其制备方法和应用

Citations (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996041882A1 (en) 1995-06-12 1996-12-27 Proefstation Voor De Champignoncultuur Hydrophobins from edible fungi, genes, nucleotide sequences and dna-fragments encoding for said hydrophobins, and expression thereof
DE19600162A1 (de) 1996-01-04 1997-07-10 Bayer Faser Gmbh Schmelzgesponnene, scheuerbeständige Monofile
WO2001009414A1 (de) 1999-07-29 2001-02-08 Creavis Gesellschaft Für Technologie Und Innovation Mbh Meso- und nanoröhren
EP1252516A1 (de) 2000-02-04 2002-10-30 Applied NanoSystems B.V. Verfahren zur behandlung einer oberfläche mit einer hydrophobin-enthaltenden lösung
DE10133393A1 (de) 2001-07-13 2003-01-30 Creavis Tech & Innovation Gmbh Röhrchen mit Innendurchmessern im Nanometerbereich
US6641773B2 (en) 2001-01-10 2003-11-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Electro spinning of submicron diameter polymer filaments
DE10355665A1 (de) 2002-11-29 2004-06-17 Hyosung Corp. Verfahren zur Herstellung einer elastischen Polyurethanfaser und die so hergestellte elastische Polyurethanfaser
DE102004009887A1 (de) 2004-02-26 2005-07-21 Ticona Gmbh Verfahren zum elektrostatischen Verspinnen oder Versprühen von Polymeren
WO2006013148A1 (de) 2004-08-03 2006-02-09 Zf Lenksysteme Gmbh Kugelschraugetriebe für ein elektromechanisches lenksystem und mutter für ein kugelschraubgetriebe
US20060040349A1 (en) 2004-08-18 2006-02-23 Sweigard James A Thermophilic hydrophobin proteins and applications for surface modification
WO2006082253A2 (de) 2005-02-07 2006-08-10 Basf Aktiengesellschaft Verfahren zum beschichten von oberflächen mit hydrophobinen
WO2006082251A2 (de) 2005-02-07 2006-08-10 Basf Aktiengesellschaft Neue hydrophobinfusionsproteine, deren herstellung und verwendung
WO2006089522A1 (de) 2005-02-24 2006-08-31 Basf Aktiengesellschaft Verfahren zur herstellung von nano- und mesofasern durch eiektrospinning von kolloidalen dispersionen
WO2006103251A1 (de) 2005-04-01 2006-10-05 Basf Aktiengesellschaft Verwendung von proteinen als demulgatoren
WO2006103215A1 (de) 2005-03-30 2006-10-05 Basf Aktiengesellschaft Verwendung von hydrophobinen zur schmutzabweisenden behandlung von harten oberflächen
WO2006128877A1 (de) 2005-06-03 2006-12-07 Basf Aktiengesellschaft Verfahren zur verringerung der verdunstungsgeschwindigkeit von flüssigkeiten
WO2006131564A2 (de) 2005-06-10 2006-12-14 Basf Aktiengesellschaft Neue cystein-verarmte hydrophobinfusionsproteine, deren herstellung und verwendung
WO2006131478A2 (de) 2005-06-06 2006-12-14 Basf Aktiengesellschaft Verfahren zur beschichtung von oberflächen von faserigen substraten
WO2007082936A1 (de) 2006-01-20 2007-07-26 Basf Se Verwendung von amphiphilen selbstassemblierenden proteinen zur formulierung von schwer wasserlöslichen effektstoffen
DE102006014236A1 (de) 2006-03-28 2007-10-04 Irema-Filter Gmbh Plissierbares Vliesmaterial und Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung derselben
WO2008022993A2 (de) 2006-08-21 2008-02-28 Basf Se Verfahren zur herstellung von nano- und mesofasern durch elektrospinnen von kolloidalen dispersionen
WO2008066538A1 (en) * 2006-11-30 2008-06-05 University Of Akron Improved electrospinning control for precision electrospinning of polymer fibers

Patent Citations (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996041882A1 (en) 1995-06-12 1996-12-27 Proefstation Voor De Champignoncultuur Hydrophobins from edible fungi, genes, nucleotide sequences and dna-fragments encoding for said hydrophobins, and expression thereof
DE19600162A1 (de) 1996-01-04 1997-07-10 Bayer Faser Gmbh Schmelzgesponnene, scheuerbeständige Monofile
WO2001009414A1 (de) 1999-07-29 2001-02-08 Creavis Gesellschaft Für Technologie Und Innovation Mbh Meso- und nanoröhren
EP1252516A1 (de) 2000-02-04 2002-10-30 Applied NanoSystems B.V. Verfahren zur behandlung einer oberfläche mit einer hydrophobin-enthaltenden lösung
US6641773B2 (en) 2001-01-10 2003-11-04 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Electro spinning of submicron diameter polymer filaments
DE10133393A1 (de) 2001-07-13 2003-01-30 Creavis Tech & Innovation Gmbh Röhrchen mit Innendurchmessern im Nanometerbereich
DE10355665A1 (de) 2002-11-29 2004-06-17 Hyosung Corp. Verfahren zur Herstellung einer elastischen Polyurethanfaser und die so hergestellte elastische Polyurethanfaser
DE102004009887A1 (de) 2004-02-26 2005-07-21 Ticona Gmbh Verfahren zum elektrostatischen Verspinnen oder Versprühen von Polymeren
WO2006013148A1 (de) 2004-08-03 2006-02-09 Zf Lenksysteme Gmbh Kugelschraugetriebe für ein elektromechanisches lenksystem und mutter für ein kugelschraubgetriebe
US20060040349A1 (en) 2004-08-18 2006-02-23 Sweigard James A Thermophilic hydrophobin proteins and applications for surface modification
WO2006082253A2 (de) 2005-02-07 2006-08-10 Basf Aktiengesellschaft Verfahren zum beschichten von oberflächen mit hydrophobinen
WO2006082251A2 (de) 2005-02-07 2006-08-10 Basf Aktiengesellschaft Neue hydrophobinfusionsproteine, deren herstellung und verwendung
WO2006089522A1 (de) 2005-02-24 2006-08-31 Basf Aktiengesellschaft Verfahren zur herstellung von nano- und mesofasern durch eiektrospinning von kolloidalen dispersionen
WO2006103215A1 (de) 2005-03-30 2006-10-05 Basf Aktiengesellschaft Verwendung von hydrophobinen zur schmutzabweisenden behandlung von harten oberflächen
WO2006103251A1 (de) 2005-04-01 2006-10-05 Basf Aktiengesellschaft Verwendung von proteinen als demulgatoren
WO2006128877A1 (de) 2005-06-03 2006-12-07 Basf Aktiengesellschaft Verfahren zur verringerung der verdunstungsgeschwindigkeit von flüssigkeiten
WO2006131478A2 (de) 2005-06-06 2006-12-14 Basf Aktiengesellschaft Verfahren zur beschichtung von oberflächen von faserigen substraten
WO2006131564A2 (de) 2005-06-10 2006-12-14 Basf Aktiengesellschaft Neue cystein-verarmte hydrophobinfusionsproteine, deren herstellung und verwendung
WO2007082936A1 (de) 2006-01-20 2007-07-26 Basf Se Verwendung von amphiphilen selbstassemblierenden proteinen zur formulierung von schwer wasserlöslichen effektstoffen
DE102006014236A1 (de) 2006-03-28 2007-10-04 Irema-Filter Gmbh Plissierbares Vliesmaterial und Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung derselben
WO2008022993A2 (de) 2006-08-21 2008-02-28 Basf Se Verfahren zur herstellung von nano- und mesofasern durch elektrospinnen von kolloidalen dispersionen
WO2008066538A1 (en) * 2006-11-30 2008-06-05 University Of Akron Improved electrospinning control for precision electrospinning of polymer fibers

Non-Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
D. H. RENEKER; H. D. CHUN, NANOTECHN., vol. 7, 1996, pages 216 F
GUERETTE ET AL., SCIENCE, vol. 272, no. 5258, 1996, pages 112 - 5
HUEMMERICH ET AL., BIOCHEMISTRY, vol. 43, no. 42, 2004, pages 13604 - 12
HÜMMERICH ET AL., BIOCHEMISTRY, vol. 43, no. 42, 2004, pages 13604 - 13612
SAMBROOK ET AL.: "Molecular cloning: A Laboratory Manual; 3rd Ed.", 2001, COLD SPRING HARBOUR
SOKOLSKY-PAPKOV ET AL: "Polymer carriers for drug delivery in tissue engineering", ADVANCED DRUG DELIVERY REVIEWS, ELSEVIER BV, AMSTERDAM, NL, vol. 59, no. 4-5, 9 June 2007 (2007-06-09), pages 187 - 206, XP022110904, ISSN: 0169-409X *
TERPE, APPL MICROBIOL BIOTECHNOL, vol. 60, no. 5, 2003, pages 523 - 33
VON D. H. RENEKER; H. D. CHUN, NANOTECHN., vol. 7, 1996, pages 216 F
W. SCHOLTAN; H. LANGE, KOLLOID Z. UND POLYMERE, vol. 250, 1972, pages 782 - 796
WINKLER; KAPLAN, J. BIOTECHNOL., vol. 74, 2000, pages 85 - 93
WÖSTEN, EUR. J. CELL. BIO., vol. 63, 1994, pages 122 - 129
YANG Y ET AL: "Release pattern and structural integrity of lysozyme encapsulated in core-sheath structured poly(dl-lactide) ultrafine fibers prepared by emulsion electrospinning", EUROPEAN JOURNAL OF PHARMACEUTICS AND BIOPHARMACEUTICS, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS B.V., AMSTERDAM, NL, vol. 69, no. 1, 1 May 2008 (2008-05-01), pages 106 - 116, XP022589603, ISSN: 0939-6411, [retrieved on 20071104] *

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012091636A3 (ru) * 2010-12-30 2012-10-04 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Университет Имени Н.Г. Чернышевского" Биополимерное волокно из хитозана, способ его получения и применение
RU2468129C2 (ru) * 2010-12-30 2012-11-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского" Биополимерное волокно, состав формовочного раствора для его получения, способ приготовления формовочного раствора, полотно биомедицинского назначения, способ его модификации, биологическая повязка и способ лечения ран
CN102277642A (zh) * 2011-07-04 2011-12-14 西南科技大学 一种热塑性羧甲基纤维素衍生物静电纺丝制备纤维的方法
CN102277642B (zh) * 2011-07-04 2013-01-09 西南科技大学 一种热塑性羧甲基纤维素衍生物静电纺丝制备纤维的方法
EP2615107A1 (de) 2012-01-16 2013-07-17 Universität Bayreuth Neuartiges Biopolymer mit ausgezeichneter Zugfestigkeit, Dehnbarkeit und Zähigkeit
CN102926027A (zh) * 2012-10-31 2013-02-13 西南科技大学 静电纺丝制备改性魔芋葡甘露聚糖/生物降解聚酯共混纤维的方法
CN102926027B (zh) * 2012-10-31 2014-12-03 西南科技大学 静电纺丝制备改性魔芋葡甘露聚糖/生物降解聚酯共混纤维的方法
CN104480699A (zh) * 2014-12-15 2015-04-01 中国科学技术大学 光控开关控制元件的制备方法及光控开关
WO2016193547A1 (en) 2015-06-02 2016-12-08 Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy A method for increasing foam stability
CN108385174A (zh) * 2018-04-24 2018-08-10 东华大学 一种分离控制电场多孔球形静电纺丝喷头及其纺丝方法
CN109629015A (zh) * 2018-12-28 2019-04-16 李瑞锋 一种分离控制电场多孔圆柱形静电纺丝装置及其纺丝方法
CN109944072A (zh) * 2019-03-18 2019-06-28 温州优巴信息技术有限公司 一种含双芘纳米颗粒的海藻酸钠无纺布材料及其制备方法
CN109989120A (zh) * 2019-03-18 2019-07-09 广东工业大学 一种静电纺丝双通道注射器及其实现方法
CN109989120B (zh) * 2019-03-18 2021-09-07 广东工业大学 一种静电纺丝双通道注射器及其使用方法
WO2022033743A1 (en) 2020-08-14 2022-02-17 Re-Organic As Method to disperse nano-cellulose in polymers, and derived products
CN116005290A (zh) * 2022-12-30 2023-04-25 华南理工大学 一种含功能蛋白的高疏水复合纳米纤维及其制备方法和应用
CN116005290B (zh) * 2022-12-30 2024-04-05 华南理工大学 一种含功能蛋白的高疏水复合纳米纤维及其制备方法和应用

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Teli et al. Development of multifunctional non-woven fabrics by electro spinning for medical protection

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