Plastica a base biologica per le sacche per infusione
Il team di ricerca di Francoforte sviluppa un'alternativa sostenibile ai prodotti medici ricavati dal petrolio grezzo in collaborazione con la start-up di bioplastiche BIOVOX
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Cateteri, sacche di sangue, tubi di ventilazione: i prodotti medici monouso in plastica contribuiscono in modo significativo al carico di rifiuti negli ospedali e alle elevate emissioni di gas serra nel settore sanitario. Ciò richiede soluzioni innovative per i materiali. Le plastiche a base biologica offrono un'alternativa promettente a quelle a base di petrolio, in quanto hanno una minore impronta di carbonio e non emettono ulteriori emissioni di CO₂ durante l'incenerimento.
È qui che entra in gioco un progetto dell'Università di Scienze Applicate di Francoforte (Frankfurt UAS): Un team di ricerca guidato dalla Prof.ssa Diana Völz e dalla Prof.ssa Ilona Brändlin sta collaborando con BIOVOX GmbH di Darmstadt, rappresentata dal Dr. Vinzenz Nienhaus, per sviluppare una plastica ricavata da materie prime rinnovabili per le sacche di infusione. Il progetto intitolato "Bio_K_Sub - Sviluppo di un composto bioplastico per prodotti medici come materiale sostitutivo più sostenibile" è finanziato con circa 500.000 euro nell'ambito del programma di finanziamento dell'innovazione dell'Assia da parte del LOEWE - Landes-Offensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz (linea di finanziamento 3: progetti congiunti di PMI) e durerà fino a ottobre 2026.
Elevata richiesta di plastiche a base biologica
Secondo un recente studio¹, gli ospedali tedeschi producono in media circa 8,3 kg di rifiuti per paziente e degenza. Il riciclaggio dei prodotti medici monouso è fortemente limitato a causa degli elevati requisiti di igiene e sicurezza, per cui la maggior parte dei rifiuti medici viene incenerita, gravando ulteriormente sull'impronta di carbonio degli ospedali. Le plastiche a base biologica, insieme a un riciclaggio efficace, riducono al minimo le emissioni di CO₂ dei prodotti medicali. Sono considerate più sostenibili delle plastiche convenzionali perché, quando vengono incenerite, vengono rilasciate solo le emissioni di CO₂ precedentemente assorbite dalle piante. Offrono inoltre la possibilità di fare a meno di additivi dannosi (come i plastificanti).
Le plastiche a base biologica possono già essere utilizzate per il confezionamento di prodotti medici, poiché i loro componenti sono considerati stabili e sicuri a contatto con l'organismo umano. "La sfida particolare per il nostro progetto è sviluppare una plastica che, oltre alla biostabilità richiesta, sia anche resistente all'invecchiamento e ai raggi UV, ad esempio. Ciò richiede conoscenze specifiche nel campo del compounding, ossia l'aggiunta di additivi per ottenere le proprietà desiderate", spiega la prof.ssa Diana Völz, docente di Sviluppo del prodotto, progettazione e CAD.
I partner congiunti BIOVOX e Frankfurt UAS - in particolare il team del laboratorio di ricerca Personalised Biomedical Engineering (PBE), di cui fanno parte Diana Völz e la biologa molecolare e cellulare Ilona Brändlin - dispongono di competenze di ricerca interdisciplinari, nonché di strutture di laboratorio e di esperienza nella produzione e nella valutazione della sicurezza biologica delle plastiche a base biologica. Il lavoro preliminare già svolto da BIOVOX comprende composti plastici per altre applicazioni, come gli alloggiamenti per i test rapidi di gravidanza vegani e le impugnature per gli strumenti chirurgici.
La ricerca sull'uso di plastiche biobased per gli articoli monouso nel settore sanitario è completata dal lavoro di Maria Heckel, che sta lavorando su modelli di bilancio ecologico per le bioplastiche come parte del suo dottorato.
Prova di biocompatibilità
Mentre BIOVOX sviluppa la "ricetta" per il granulato plastico a base di cellulosa, canna da zucchero o amido di mais, i test di biocompatibilità adattati e i test di sicurezza fisica e chimica vengono eseguiti presso l'UAS di Francoforte. "La prova di biocompatibilità è essenziale per la successiva disponibilità sul mercato, poiché si tratta di un aspetto importante per l'utilizzabilità del materiale", afferma Ilona Brändlin. Le analisi di biocompatibilità delle bioplastiche sviluppate sono condotte sotto la sua guida utilizzando colture di cellule eucariotiche in un laboratorio di sicurezza secondo il principio delle 3R (Replace = evitare, Reduce = ridurre, Refine = migliorare) per evitare la sperimentazione animale. Le prove di trazione sulla plastica, che forniscono informazioni su importanti proprietà meccaniche come lo sforzo di snervamento, la resistenza allo snervamento e la resistenza alla trazione del materiale, vengono eseguite nel laboratorio di biomeccanica.
Stabilire i cicli dei materiali in medicina
Il team di ricerca spera di ottenere ulteriori approfondimenti scientifici per garantire la resistenza all'invecchiamento e all'acqua delle plastiche a base biologica, che sarà confermata da test biologici completi e analisi degli impatti. "Il progetto ha quindi un notevole potenziale di innovazione economica e scientifica e contribuisce alla creazione di cicli di materiali e quindi al raggiungimento degli obiettivi climatici fissati nel settore medico", riassume Völz.
Le proprietà del materiale desiderate in termini di durata e utilizzabilità della plastica biobased di nuova concezione potranno essere utilizzate in futuro anche per altri contenitori medici, come le sacche di sangue.
1Studio di riferimentodell'Università di Pforzheim sulla produzione di rifiuti negli ospedali tedeschi
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Tedesco può essere trovato qui.
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