Frucht des Nano-Webstuhls

Durch die Nutzung von Chemie und Nanotechnologie schaffen Forscher eine neue Generation von Kleidungsstücken, die mehr können als modisch aussehen und den Träger warm halten. In Geschäften werden bereits Hosen verkauft, die dank Beschichtungen aus Nano-Whiskern fleckenabweisend sind, und geruchsfressende Socken, die Mikroben mithilfe von Nanopartikeln einfangen.

Technologie in den nächsten 10 Jahren

Jetzt entwickeln Wissenschaftler Kleidung für militärische und medizinische Anwendungen, die scheinbar alles kann: Giftstoffe blockieren, Bakterien an der Oberfläche abtöten und ausreichend atmen, damit der Schweiß entweichen kann.

Der neueste Fortschritt, eine Zusammenarbeit zwischen Forschern der Cornell University und der University of California, Davis, verbindet poröse Membranen und bakterienabtötende Polymermoleküle. Die Ergebnisse könnten eine verbesserte Leistung für Situationen liefern, in denen Beständigkeit gegenüber Flüssigkeiten oder Dämpfen erforderlich ist, beispielsweise für medizinisches Personal oder Soldaten, die Krankheitserregern ausgesetzt sind. Die Forscher planen, ihren neuen Stoff in diesem Jahr an medizinischem und militärischem Personal zu testen und den Stoff bis 2008 zu kommerzialisieren.



Im Textilbereich wurde viel daran gearbeitet, Materialkombinationen zu entwickeln, die hohe funktionelle Eigenschaften verleihen, sagt Kay Obendorf, Textilchemie-Professor bei Cornell, der sich auf die Oberflächenchemie von Fasern spezialisiert hat. Wir brauchen ein Material, das eine Barriere für Bakterien darstellt und gleichzeitig seinen Toxizitätsgrad ändert.

Das neueste Werk entstand im Jahr 2000, als Gang Sonne , ein Professor für Textilien und Bekleidung an der University of California, Davis, erfand eine Methode, um chlorhaltige Polymermoleküle, sogenannte Halamide, an Textilfasern zu binden. Diese Moleküle töten Bakterien bei Kontakt fast sofort ab. Halamide sind chemisch identisch mit dem Desinfektionsmittel, das in Schwimmbädern verwendet wird, sagt Sun. Sie sind sicher für den Kontakt mit der Haut, töten Bakterien ab und absorbieren Gerüche.

Mit dieser Technologie entwickelte Sun im Jahr 2000 Prototypen geruchsfreier Socken und zeigte, dass Halamide, die Bakterien bekämpfen, durch einfaches Hinzufügen von Haushaltsbleichmittel zur Wäsche reaktiviert werden können. Im Jahr 2001 lizenzierte er die Technologie an Vanson HaloSource, ein in Redmond, WA, ansässiges Biowissenschaftsunternehmen, das halamidbasierte Technologie für kommerzielle Anwendungen einsetzt. Vanson HaloSource hat erfolgreich antibakterielle Bettlaken und Wattepads für medizinische Zwecke entwickelt und Sun fast 400.000 US-Dollar für die Fortsetzung seiner Forschung bereitgestellt.

Sun sagte, er wisse, dass das Militär bereits Schutzkleidung mit porösen Membranen entwickelt habe, um das Eindringen von biologischen Stoffen wie Bakterien zu verhindern. Einige Agenten würden jedoch immer noch auf der Außenfläche der Uniform kleben, was zu einer Kontaminationsgefahr führen könnte. Durch die Zusammenarbeit mit Obendorf im Jahr 2005 baute Sun auf dieser bestehenden Technologie auf, indem es Halamidmoleküle an poröse Membranen anbrachte. Diese Hybridmaterialien werden nun als Beschichtung auf Gewebe aufgebracht, wodurch tödliche Stoffe wie Milzbrand eingefangen und abgetötet werden.

So haben sie es gemacht: Sie begannen mit porösen Membranen aus Polyurethan, einem Stoff, der Festigkeit und Elastizität besitzt – nützliche Eigenschaften in Stoffen wie Elasthan. Dann pfropften sie auf eine Schicht von Halamidmolekülen und bildeten eine dauerhafte chemische Bindung zwischen den beiden unterschiedlichen Materialien. Die angebrachte Halamidschicht hat eine Affinität für Flüssigkeit. Wenn eine Flüssigkeit auf das Hybridmaterial trifft, schwillt diese Schicht an und absorbiert Giftstoffe, die sich in der Flüssigkeit befinden könnten. Dies wird den ultimativen Schutz bieten, sagte Sun. Wir können die Bakterien absorbieren, einfangen und abtöten.

Sun und Obendorf optimierten auch die Porengröße der Membran, um Schweiß durchzulassen und gleichzeitig viel größere Bakterien zu blockieren. Schweiß bildet Dampftröpfchen mit einem Durchmesser von weniger als einem Nanometer – das entspricht einigen wenigen Atompaaren, die in einer Reihe aufgereiht sind. Ein Milzbrand-Bakterium zum Beispiel ist etwa einen Mikrometer groß.

Die Pionierarbeit von Gang Sun stellt einen der größten Erfolge der vom National Textile Center geförderten Forschung dar, sagte Martin Jacobs, Executive Director des Nationales Textilzentrum , einem staatlich finanzierten Forschungskonsortium von acht US-Universitäten. Das NTC gewährte Sun und Obendorf 300.000 US-Dollar, um diese Materialien zu erstellen. Er hat sowohl kommerzielles als auch US-amerikanisches Interesse geweckt.

Letztendlich, so Sun, könnten diese Kleidungsstücke Soldaten, medizinisches Personal und Zivilisten vor Schaden bewahren. Er und Obendorf arbeiten auch mit dem National Textile Center zusammen, um Stoffe für landwirtschaftliche Arbeiter zu entwickeln, die in einer Umgebung mit hohen Temperaturen und hoher Luftfeuchtigkeit Pestiziden ausgesetzt sind, und hoffen, ihre Textilien in zwei Jahren für alle Anwendungen auf den Markt bringen zu können. Wenn ein potenzielles Risiko besteht, können diese Technologien laut Sun den besten Schutz bieten.

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