MIT EINEM ZUSATZMITTEL BELADENER BAKTERIELLER NANOCELLULOSE

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiederaufbereitung eines Utensils aus mit einem Zusatzmittel beladener bakterieller Nanocellulose mit den Verfahrensschritten Waschen des beladenen Utensils in einer Lauge und anschließendem Spülen und Sterilisieren des Utensils, ein Kofferdam aus einem Hydrogel aus bakterieller Nanocellulose sowie eine Verwendung eines Hydrogels aus bakterieller Nanocellulose als Kofferdam.

Es sind formstabile Hydrogele aus bakterieller Nanocellulose bekannt. Diese wird hergestellt durch Kultivieren eines geeigneten Bakterienstammes in einem wässrigen und sauer gepufferten Nährmedium, wobei sich während der zum Teil mehrwöchigen Kultivierung an der Grenzfläche zwischen Nährmedium und der Luft ein formstabiles Hydrogel bildet. Je nach Herstellungsverfahren erfüllen so hergestellte Hydrogele auch die Anforderungen an vegane Produkte. Im Folgenden werden diese formstabilen Hydrogele auch als "Nanocellulose-Gele" oder „BNC-Vliese“ bezeichnet.

Nanocellulose-Gele können durch ihre strukturelle Ähnlichkeit mit der menschlichen Haut, ihre gute Verträglichkeit mit dem menschlichen Organismus und ihr hohes Wasserrückhaltevermögen unter anderem als Massageschwamm, Waschlappen, Feuchttuch oder Schutzfilm eingesetzt werden. Nanocellulose-Gele können beladen und mit besonderen Eigenschaften (etwa Farbe, Geschmack, Duft, Oberflächenstruktur, Durchlässigkeit, Wirkstoffbeladung) ausgestattet werden. Außerdem ist die in-situ Modifizierung, also die Beeinflussung der Synthese im laufenden Kultivierungsprozess durch Hinzugabe unterschiedlicher Additive zum Nährmedium bekannt. Es ist ebenfalls bekannt, Biomaterialien auf Basis von bakterieller Nanocellulose nach dessen Synthese zu verändern (post- Modifizierung). .Mikrobielle Polymere’ umfassen Polymere, welche durch einen Mikroorganismus produziert werden, beispielsweise Bakterien, Pilze oder Algen. Die Synthetisierung von Nanocellulose erfolgt bevorzugt durch Kultivierung von Mikrobenstämmen wie Gluconacetobacter, Enterobacter, Agrobacterium, Pseudomonas, und Rhizpobium. Zur Herstellung von Nanocellulose-Gelen eignet sich neben Gluctonacetobacter hansenii und Gluconacetobacter kombuchae besonders gut der Bakterienstamm Gluconacetobacter xylinus, welcher auch am umfassendsten in diesem Zusammenhang erforscht und dokumentiert ist. Das Nanocellulose- Gel wird dabei durch Mikroorganismen an der Grenzfläche zwischen Luft und einem D- Glucose-haltigen Nährmedium hergestellt. In unten erörterten alternativen Herstellungsverfahren stellt Saccharose in wässriger Lösung die Kohlenstoffquelle dar. Die Bakterien stoßen hierbei die Cellulose als Fibrillen aus, welche sich zu Fasern an der Grenzfläche zwischen Nährmedium und Luft zusammenlagern. So entsteht ein dreidimensional verflochtenes Faser-Netzwerk, das aus etwa 99% Wasser und 1% Nanocellulose besteht.

Durch die besonderen Materialeigenschaften dieses Biopolymers, eine ausgesprochen hohe Biokompatibilität, die strukturelle Ähnlichkeit zu körpereigenem Gewebe auf Proteinbasis, die Formenvielfalt und zahlreiche Modifizierungsmöglichkeiten wird es bereits eingesetzt in Pharmazie, Medizin, Kosmetik und Lebensmittelchemie. Bakterielle Nanocellulose ist unter den üblichen Bedingungen sterilisierbar, zeichnet sich durch einen hohen Wassergehalt und mechanische Stabilität aus, während die Oberfläche und Konsistenz als angenehm weich und besonders glatt beschrieben wird. So tritt sie etwa in der Kosmetik angereichert durch Wirkstoffe und Vitamine in Form von Gesichtsmasken in Erscheinung. In der Medizin werden Blutgefäße, Implantate und Wundverbände aus bakterieller Nanocellulose erforscht und eingesetzt.

Quellen: K.-Y. Lee, J.J. Blaker, A. Bismarck: Surface functionalisation of bacterial cellulose as the route to produce green polylactide nanocomposites with improved properties, Composites Science and Technology (2009),

D. Klemm, D. Schumann, F. Kramer, N. Heßler, M. Hornung, H.-P. Schmauder, S. Marsch: Nanocelluloses as Innovative Polymers in Research and Application. Advances in Polymer Science (2006), 205(Polysaccharides II).

H. Wang, F. Guan, X. Ma, S. Ren: Production and performance determination of modified bacterial cellulose, Shipin Keji (2009), (5), 28-31 ;

N. Hessler, D. Klemm: Alteration of bacterial nanocellulose structure by in situ modification using polyethylene glycol and carbohydrate additives, Cellulose (Dordrecht, Netherlands) (2009), 16(5), 899-910;

D. Klemm, D. Schumann, F. Kramer, N. Heßler, M. Hornung, H.-P. Schmauder, S. Marsch: Nanocelluloses as Innovative Polymers in Research and Application. Advances in Polymer Science (2006), 205(Polysaccharides II), 49-96 ;

M. Seifert: Modifizierung der Struktur von Bakteriencellulose durch die Zusammenstellung des Nährmediums bei der Kultivierung von Acetobacter xylinum.

Erfindungsgemäße Nanocellulose-Gele in Form von gereinigten Vliesen können zu Massage- Zwecken verwendet werden, finden Einsatz in der Physiotherapie, Heilpraxis, Osteopathie, Körpertherapie (auch als Kühl- oder Wärmekissen, Massagehilfe, Haptik-Stimulant) sowie in der Körperhygiene (Feuchttuch, Erfrischungstuch, probiotischer Waschlappen), zur Desinfektion (beladen mit Desinfektionsmitteln) als Stimulationshilfe oder Schutzfolie und aktiv zu medizinischen Zwecken. Außerdem kann ein Vlies aus Nanocellulose als Massage- Handschuh, Waschlappen oder ein Mittel zur großflächigen Applikation von Kosmetikprodukten (Lotionen, Cremes, öle) verwendet werden. Es besteht ein verstärkter Bedarf an Nanocellulose-Gelen, die auch, aber nicht ausschließlich, durch einen Nutzer nach der Synthese der Gele individuell beladen werden können. Für diese post-Modifizierung ist ein unbeladenes Nanocellulose-Gel erforderlich. Das synthetisierte Hydrogel muss möglichst frei von bakteriellen Rückständen sein, die während der Synthese des Gels anhaften können oder in dem Fasernetzwerk zurückgehalten werden. Weitere insbesondere gesundheitsbedenkliche Verunreinigungen müssen ebenfalls zumindest unterhalb eines Grenzwertes liegen. Gleichzeitig ist während des Reinigungsvorgangs in Betracht zu ziehen, dass das Hydrogel ein organisches Material ist, der Reinigungsvorgang muss daher entsprechend schonend sein, um die gewünschten Eigenschaften zu erhalten.

Es sind weiterhin sogenannte ,Leak Sheets (im Deutschen auch als Lecktuch oder Kofferdam bezeichnet) bekannt. Hierbei handelt es sich um erhältliche Produkte aus Latex, welche etwa sexuell übertragbarer Krankheiten Vorbeugen und nach Bedarf zusätzlich präpariert werden können mit Wirkstoffen (etwa handelsüblichen Verhütungsgelen, Spermiziden etc.), Farbstoffen, Aromen oder Gleitmitteln. In der Zahnmedizin dient ein neutraler, steriler Kofferdam zur Abschirmung des zu behandelnden Zahns vom restlichen Mundraum.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Wiederaufbereitung eines Utensils aus mit einem Zusatzmittel beladener Nanocellulose bereitzustellen, bei dem das Hydrogel weitestgehend frei von Fremdstoffen ist. Gleichzeitig soll das Verfahren schnell und einfach durchführbar sowie kostengünstig und umweltschonend sein.

Es ist ebenfalls Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kofferdam aus einem Hydrogel bereitzustellen, das hautfreundlicher ist, Schutz bietet und frei von Allergenen ist.

Die Aufgabe wird mittels des Verfahrens zur Wiederaufbereitung eines Utensils aus mit einem Zusatzmittel beladener bakterieller Nanocellulose gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Das Verfahren zur Wiederaufbereitung eines Utensils weist zwei Verfahrensschritte auf: Im ersten Verfahrensschritt wird das beladene Utensil in einer Lauge gewaschen. Eine Waschung mittels Natronlauge in Konzentration und Dauer auf Stärke und Beschaffenheit des Hydrogels abgestimmt, bewirkt, dass das Hydrogel in seiner Zellstruktur flexibler, weicher und anschmiegsamer ist, ohne dass Stabilität und Wasserrückhaltevermögen maßgeblich für seinen Zweck verringert werden. NaOH kann in unterschiedlicher Konzentration (0,1-m bis 1- molar) eingesetzt werden, um die Bakterienstämme zu inaktivieren und bei der Fermentation entstandene Entoxine und andere Fremdstoffe des Nährmediums herauszuwaschen. Im zweiten Verfahrensschritt wird das Utensil sterilisiert. Die Sterilisation kann genutzt werden, um den Lebenszyklus der widerstandsfähigen Hydrogele in ihrer finalen Produktform entscheidend zu verlängern und sie zur Wiederverwendung vorzubereiten. Wirkstoffbeladene oder verunreinigte Hydrogele können so für die erneute Verwendung auf der Haut aufbereitet werden und sind bei sachgemäßer Verwendung vielfach verwendbar. Einlagerungen und unerwünschte Bakterien können so herausgewaschen werden, um sicher zu gehen, dass das Hydrogel vor der erneuten Benutzung frei von Keimen und Verunreinigungen ist. Der pH-Wert eines Hydrogels lässt sich so beeinflussen und in einen für die Haut erwünschten Bereich einstellen. Im Rahmen dieser Schrift werden formstabile Hydrogele aus bakterieller Nanocellulose auch als "Nanocellulose-Gele" oder „BNC-Vliese“ bezeichnet und synonym verwendet.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist die Lauge eine 5 Gew.-% bis 50 Gew.-%ige Natronlauge. Das Hydrogel wird in einer Lauge mit einer 5 Gew.-% bis 50 Gew.-% Lauge für einen Zeitraum von 5 min bis 400 min bei einer Temperatur von 37 °C bis 142 °C gewaschen. Bevorzugt beträgt das Temperaturintervall für den Reinigungsvorgang 90 °C bis 142 °C, besonders bevorzugt 100 °C bis 142 °C. Die Dauer des Waschvorgangs beträgt bevorzugt 60 min bis 400 min, besonders bevorzugt 120 min bis 400 min. Die durch dieses erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Hydrogele sind durch ihre Oberflächenstruktur sehr gut abwaschbar und besonders in ihrer synthetisierten Reinform unempfindlich gegenüber Reinigungsmitteln, welche auch an der Haut verwendet werden (Seife, Spülmittel etc.). Die Hydrogele lassen sich in Wasser abkochen oder mit Heißdampf sterilisieren sowie sich auch in der Spülmaschine ohne Deformation reinigen. Sie sind damit wiederverwendbar, und die Hydrogele im Falle der fachgerechten Entsorgung biologisch vollständig abbaubar.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist die Lauge eine 5 Gew.-% bis 50 Gew.-% Natronlauge. Natronlauge, also eine Lösung von NaOH (Natriumhydroxid) in Wasser, ist ein Standardmaterial der chemischen Industrie und daher verfügbar und preiswert. NaOH ist im reinen Zustand fest und lässt sich daher einfach transportieren. Die Entsorgung ist ebenfalls durch Neutralisation mit Säuren bzw. ausreichend starker Verdünnung leicht möglich. Eine Waschung mittels Natronlauge in Konzentration und Dauer auf Stärke und Beschaffenheit des Hydrogels abgestimmt, bewirkt, dass das Hydrogel in seiner Zellstruktur flexibler, weicher und anschmiegsamer ist, ohne dass Stabilität und Wasserrückhaltevermögen maßgeblich für seinen Zweck verringert wird.

In einer weiteren Gestaltung der Erfindung wird während des Waschvorgangs eine Relativbewegung zwischen Waschlösung und Hydrogel erzeugt. Durch die Relativbewegung werden am Hydrogel anhaftende und im Hydrogel eingelagerte Verunreinigungen schneller und gründlicher entfernt als bei einem statischen Reinigungsvorgang.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird der Waschvorgang zweistufig durchgeführt. Die zwei Stufen des Waschvorgangs unterscheiden sich insbesondere hinsichtlich der Konzentration der Waschlösung sowie der Temperatur der Waschlösung und der Dauer des Waschvorgangs oder zumindest in einem der genannten Parameter. In der ersten Stufe (Grobreinigung) wird eine 40 Gew.-% bis 50 Gew.-% Natronlauge eingesetzt bei einer Temperatur am oder bis zu 15 °C unter dem Siedepunkt der verwendeten Natronlauge. Der Siedepunkt einer 45 Gew.-% Natronlauge beträgt 142 °C. Die Dauer der ersten Stufe des Reinigungsvorgangs beträgt zwischen 1 min und 150 min, bevorzugt zwischen 100 und 140 min. In der zweiten Stufe wird eine Waschlösung mit geringerer Konzentration, geringerer Temperatur und längerer Zeitdauer eingesetzt. Die Konzentration der Natronlauge liegt im Bereich von 0,4 Gew.-% bis 8 Gew.-%, die Temperatur beträgt zwischen 37 °C und 100 °C und damit unter dem Siedepunkt der verwendeten Waschlösung. Die Dauer beträgt 1 h bis 400 min.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird zwischen der ersten Stufe und der zweiten Stufe des Waschvorgangs die Waschlösung erneuert. Wenn der Waschvorgang mit derselben Waschlösung durchgeführt wird, ist es sinnvoll, die Lösung zu erneuern, um die Konzentration der unerwünschten Fremdstoffe zu reduzieren.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird im Anschluss an den Waschvorgang eine ggf. mehrmalige Spülung mit destilliertem Wasser für 30-120 Minuten bei 80°C und eine Sterilisation (des Hydrogels) durchgeführt. Der Reinigungsvorgang kann optional mit einer Sterilisation abgeschlossen werden, um andere Mikroorganismen abzutöten und eine möglichst lange Haltbarkeit in der Verpackung zu gewährleisten. Die Sterilisation kann durch Heißdampf für 20 Minuten bei 121 °C etwa in einem Autoklav oder in einem Dampfdruck- Kochtopf erfolgen.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird die Sterilisation mittels Electron-Beam (E-Beam) durchgeführt. Die Elektronenstrahl-Sterilisation beruht auf der Durchdringung der zu sterilisierenden Produkte inklusive der Verpackung durch hochenergetische Elektronen, die eine ionisierende und damit keimabtötende Wirkung haben. Die Sterilisation von medizinischen Artikeln durch E-Beam ist eines der effizientesten und sichersten Verfahren, da nicht nur jegliche Form von Bakterien, sondern auch Viren, Sporen und NDA-Fragmente biologisch unwirksam gemacht werden.

In einer weiteren Gestaltung der Erfindung ist das Utensil nur teilweise aus einer mit einem Zusatzmittel beladener Nanocellulose hergestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich daher auch zur Reinigung und damit der Verlängerung des Lebenszyklus auch nur teilweise aus einem Hydrogel hergestellter Utensilien.

Die Aufgabe wird ebenfalls mittels eines Kofferdams aus einem Hydrogel gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind ebenfalls in den Unteransprüchen dargelegt.

Der erfindungsgemäße Kofferdam ist aus einem Hydrogel aus bakterieller Nanocellulose hergestellt. Hierbei handelt es sich im Gegensatz zu den erhältlichen Produkten aus Latex um eine 0,1 - 3mm starke Schutzhaut aus einem erfindungsgemäßen Hydrogel mit natürlichen Gleiteigenschaften auf Wasserbasis, welche etwa einer viralen oder bakteriellen Infektion oder in anderer Anwendung sexuell übertragbarer Krankheiten vorbeugt und nach Bedarf zusätzlich präpariert werden kann mit Wirkstoffen (etwa handelsüblichen Verhütungsgelen, Spermiziden etc.), Farbstoffen, färbenden Lebensmitteln und Aromen. Dieser Schritt kann sowohl in der industriellen Fertigung vor der Konfektionierung für den Handel erfolgen, oder selbstbestimmt durch den Konsumenten. Das Hydrogel aus bakterieller Nanocellulose weist eine Faserlänge von 5 pm bis 15 mm, Bevorzugt weist das Vlies eine Faserlänge von 10 pm bis 10 mm, besonders bevorzugt 50 pm bis 5 mm und ganz besonders bevorzugt von 100 pm bis 1 mm auf. Der Durchmesser der Fasern beträgt 60 ± 15 nm. Die Dichte beträgt 1 -1 ,5 g/cm ³ . Die Zugfestigkeit der Fasern beträgt 250 - 400 MPa, bevorzugt 300 - 350 MPa und besonders bevorzugt 320 - 335 MPa.

Neben der Vorbeugung einer viralen oder bakteriellen Infektion, kann das Hydrogel in entsprechender Ausführung auch die haptische und visuelle Wahrnehmung intensivieren, als Spielzeug, Haptik-Stimulant und Gleitmittel eingesetzt werden oder auch Schutz vor mechanischer Überbeanspruchung bieten. Ein weiteres Beispiel für den Schutz vor Überbeanspruchung empfindlicher Hautpartien gilt auch etwa der Einsatz von Brustwarzenschützern für den Leistungssport zur Reduktion von Reibung der Haut an der Kleidung oder - mit einer partiellen Perforation zur Versorgung des Säuglings - für stillende Mütter.

Als Trägersystem in der Kosmetik (wirkstoffgetränkte Tuchmasken, Gesichtsauflagen) und in der Medizin (Wundverbände, Wundpflaster) bereits als Einwegprodukte in zumeist Aluminium- Verpackungen im Einsatz, zielen nun die neuartigen Anwendungen von bakterieller Nanocellulose auf Wiederverwendbarkeit, die Reduktion von Verpackungsmüll und Transportwegen, individualisierbare Anwendungsszenarien (DIY-Kosmetik) und Haushalt (Hygiene, Feuchttücher, Desinfektionstücher, medizinische Selbstversorgung). Der Einsatz von nicht-allergenen, organischen, biologisch abbaubaren Polymeren als Alternative zu bestimmten Latex- oder Erdöl-basierten Produkten kann mit dieser Technologie ressourcenschonend und klimaneutral gestaltet werden und bietet größtmögliche Kompatibilität für Allergiker und empfindliche Hauttypen.

In einer Weiterbildung der Erfindung weist der Kofferdam einen Cellulose-Gehalt von mehr als 0,5 Gew.-% auf. Bei allen Anwendungen ist der hohe Wassergehalt besonderer Bedeutung und wiederverwendbar bleibt die Nanocellulose für diese Zwecke naturgemäß nur, wenn sie hydriert bleibt und nicht ohne entsprechende Präparation austrocknet. Daher findet die Lagerung, die Beladung und Renovation in Flüssigkeit statt, bevorzugt in Wasser bzw. in wässriger Lösung.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist der Kofferdam mit Wasser und einer weiteren Substanz beladen. Die Beladungen sind gewollte Bestandteile und werden während oder nach dem Synthesevorgang des Vlieses auf- und in das Vlies eingebracht. So treten derartige Vliese etwa in der Kosmetik angereichert durch Wirkstoffe und Vitamine in Form von Hautauflagen und Wirkstoffträgern in Erscheinung. In einerweiteren Ausführung der Erfindung enthalten die Verunreinigungen ein oder mehrere Substanzen der Gruppe oben genannter Säuren, Spurenelemente, Hefen, Vitamine, sowie organischer oder anorganischer farbgebender Partikel, Probiotika, Antimykotika, Desinfektionsmittel, Alkohol, Aloe Vera, Hyaluronsäure, ätherische öle, Auszüge aus Blättern, Wurzeln und Früchten sowie Hautpartikeln oder Körperflüssigkeiten (nach einer Verwendung auf der Haut).

In einer Weiterbildung der Erfindung ist die weitere Substanz ein Pharmazeutikum. Neben einer Beladung mit Wirkstoffen (wie z.B. Aloe Vera, Hyaluronsäure, Schwarztee), kann eine saure Beladung mit probiotischen Bakterienkulturen erwünscht sein und dem Hydrogel besondere Eigenschaften verleihen, etwa in der Behandlung von bestimmten Pilzerkrankungen (mit Milchsäure und Milchsäurebakterien), Schuppenflechte oder als Träger einer bestimmten Bakterienkultur zur Aufzucht von bakterieller Nanocellulose.

Der Kofferdam weist je nach Bakterienstamm, Nährmedium, Kultivierungs-Temperatur und - Dauer sowie weiterer Einflüsse zusätzlich unterschiedlich große Anteile der entsprechenden Nährstofflösung auf, die von verschiedenen Säuren und chemischen Additiven, über Hefen, Vitaminen oder organischen Rückständen (etwa von Pflanzen wie Tee, Blüten, Früchten oder Kokosnuss) reichen können. In bestimmten Fällen, etwa einer aktiven, sauer-probiotischen Ladung des Vlieses (s. Kombucha-Kultur) oder wirksamer pflanzlicher Anteile (vergleichbar CBD aus Cannabis in-situ anstatt in post-Modifikation) kann dies erwünscht sein. In einer weiteren Ausbildung der Erfindung weist der Kofferdam einen Wassergehalt zwischen 20 Gew.-% und 99 Gew.-% auf. Der hohe Wassergehalt gewährleistet, dass der Kofferdam wiederverwendbar bleibt.

In einerweiteren Ausbildung der Erfindung weist der Kofferdam eine Dicke zwischen 0,1 bis 3 mm auf. So ergeben sich außergewöhnliche Materialeigenschaften wie etwa die hohe chemische und thermische Stabilität, Biokompatibilität sowie eine hohe mechanische Stabilität und Zugfestigkeit im never-dried Zustand.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist der Kofferdam nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 wiederaufbereitet. In einerweiteren Ausbildung der Erfindung enthalten die Verunreinigungen biologische Verunreinigungen und/oder chemische Verunreinigungen. Die Verwendung von gramnegativen Bakterienstämmen während der Synthese des Vlieses birgt die Gefahr einer Endotoxinbelastung der Endprodukte, also dem Zurückbleiben von Zerfallsprodukten aus der äußeren Zellmembran von Bakterien, die im menschlichen Organismus unerwünschte Reaktionen auslösen können. Diese sind im erfindungsgemäßen Kofferdam lediglich in unbedenklicher Konzentration vorhanden.

Die Aufgabe wird ebenfalls mittels der Verwendung eines Hydrogels aus bakterieller Nanocellulose als Kofferdam gelöst.

Erfindungsgemäß wird ein Hydrogel aus bakterieller Nanocellulose als Kofferdam verwendet. Ziel der Anwendungen von biokompatiblen Hydrogelen in Form bestimmter Produkte - bevorzugt aus bakteriell synthetisierter Nanocellulose (BNC) - sind die Hydrierung oder Lubrikation der Haut, die Kühlung oder Erwärmung bestimmter Körperpartien, die Versorgung der Haut mit Wirkstoffen und der Schutz der Haut vor unerwünschtem Kontakt, etwa mit Bakterien, Viren, Schadstoffen, Mikroplastik oder dermatologisch bedenklichen Materialien. Auch Gegenstände und Oberflächen können mit einem entsprechend präparierten Feuchttuch (etwa beladen mit Desinfektionsmittel) schonend gereinigt werden. Beispielsweise in der Zahnmedizin dient ein Kofferdam zur Abschirmung des zu behandelnden Zahns vom restlichen Mundraum, insbesondere bei einer Wurzelkanalbehandlung, einer Kunststofffüllung, einer Keramik-Einlagefüllung oder einer Amalgam-Entfernung. Damit wird der Zufluss von Speichel verhindert. Neben der Abschirmung des Mundraums für die einfachere speichelfreie Behandlung des eröffneten Zahnes wird auch verhindert, dass Fremdkörper verschluckt oder eingeatmet werden können.

Eine weitere Verwendung ist ein Brustwarzenschoner aus einem Hydrogel aus bakterieller Nanocellulose. Derartige Brustwarzenschoner werden z.B. zum Schutz vor Überbeanspruchung empfindlicher Hautpartien z.B. im Leistungssport zur Reduktion von Reibung der Haut an der Kleidung oder - mit einer partiellen Perforation zur Versorgung des Säuglings - für stillende Mütter eingesetzt.

Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Wiederaufbereitung eines Utensils aus mit einem Zusatzmittel beladener bakterieller Nanocellulose sowie des erfindungsgemäßen Kofferdams sind in den Zeichnungen schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 a Draufsicht einer In-situ-Schablone

Fig. 1 b Draufsicht einer weiteren In-situ-Schablone Fig. 1 c Draufsicht einer dritten In-situ-Schablone Fig. 2 Eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels eines Kofferdams, ausgeführt als Brustwarzenschoner

Fig. 3 a Ein Kultivierungsgefäß Fig. 3 b In-situ-Schablone mit sechs Ausnehmungen

Fig. 3 c Weitere In-situ-Schablone mit sechs Ausnehmungen Fig. 4 Ein Ausführungsbeispiel eines Verfahren zur Herstellung eines Kofferdams aus bakterieller Nanocellulose

Fig. 1 zeigt unterschiedliche Ausführungsformen von In-situ-Schablonen 31 zur Herstellung eines Kofferdams 1. Die Schablonen 31 können unterschiedliche Formen aufweisen, hier z.B. eine quadratische (Fig. 1 a), eine kreisförmige (Fig. 1 b) oder eine rechteckige (Fig. 1 c) Form. Die Schablonen 31 weisen die Aussparung 32 auf, in der das Hydrogel kultiviert. Das Hydrogel wird dabei durch Mikroorganismen an der Grenzfläche zwischen Luft und einem zuckerhaltigen Nährmedium hergestellt. Die Bakterien stoßen hierbei die Cellulose als Fibrillen aus, welche sich zu Fasern an der Grenzfläche zwischen Nährmedium und Luft zusammenlagern. So entsteht ein dreidimensional verflochtenes Faser-Netzwerk, das aus etwa 99% Wasser und 1% Nanocellulose besteht. In der Mitte wird der Bereich der Öffnung 35 bzw. Perforation 11 angedeutet, die mit einer Öffnung im hergestellten Kofferdam 1 korrespondiert.

Die Schablonen 31 können auch Stanz- oder Schnittformen 31 sein. Aus einem solide gewachsenen Block oder einer dünnen Membran eines Hydrogels können mit Hilfe von Schneide- und Fräswerkzeugen (Messer, Scheren, Stanzen, Laser, Lochpfeifen) Formen modelliert werden, die durch rein organisches Wachstum nicht entstehen würden. Das aus dem Hydrogel mittels der Stanz- oder Schnittform 31 gestanzte bzw. geschnittene Vlies weist die gleiche Form wie ein mittels der entsprechenden Schablone 31 kultivierte Vlies aus Hydrogel auf.

Die Schablone 31 kann die finale Form eines Kofferdams 1 vorgeben oder einzelne Bauteile für ein bestimmtes Design komplexerer Modelle in einem modularen System. Durch entsprechende Vorrichtungen können mit dem beschriebenen Verfahren auch Zylinder, schlauchartige Überzüge, Gliedmaßen und Bauteile gestaltet werden. Vorteil gegenüber Stanz- und Schneideverfahren durch Messer, Scheren oder Laser ist hier die Vermeidung von Verschnitt und damit eine effiziente Verwertung der eingesetzten Rohstoffe. Ein erfindungsgemäßes Kofferdam 1 , hier in einer Ausführung als Brustwarzenschoner 10, zeigt Fig. 2. Brustwarzenschoner 10 werden z.B. zum Schutz vor Überbeanspruchung empfindlicher Hautpartien z.B. im Leistungssport zur Reduktion von Reibung der Haut an der Kleidung oder - mit einer partiellen Perforation 11 zur Versorgung des Säuglings - für stillende Mütter eingesetzt.

Ein Hydrogel mit einem Durchmesser von 5 - 20 cm Durchmesser, einer Stärke von 0,5 - 3 mm und einer mittigen Perforierung 11 in einem kreisförmigen Bereich mit einem Durchmesser von bis zu 3 cm bildet einen funktionellen Schützer, der die Brustwarze von stillenden Müttern polstert und abdeckt, gleichzeitig ein natürliches haptisches Erlebnis und die Versorgung des Säuglings ermöglicht. Die Perforation 11 kann mit Nadeln oder durch Lasercut in verschiedenen Anordnungen und Graden an Durchlässigkeit erfolgen.

Eine Waschung mittels Natronlauge in Konzentration und Dauer auf Stärke und Beschaffenheit des Hydrogels abgestimmt, bewirkt, dass das Hydrogel in seiner Zellstruktur flexibler, weicher und anschmiegsamer ist, ohne dass Stabilität und Wasserrückhaltevermögen maßgeblich für seinen Zweck verringert wird. NaOH kann in unterschiedlicher Konzentration (0,1 -m bis 1 -molar) eingesetzt werden, um die Bakterienstämme zu inaktivieren und bei der Fermentation entstandene Endotoxine und andere Fremdstoffe des Nährmediums herauszuwaschen.

Diese Prinzipien der Purifikation, des Auskochens und der Sterilisation durch Dampfdruck oder E-Beam können nun auch genutzt werden, um den Lebenszyklus der widerstandsfähigen Hydrogele in ihrer finalen Produktform entscheidend zu verlängern und sie zur Wiederverwendung vorzubereiten. Wirkstoffbeladene oder verunreinigte Hydrogele können so für die erneute Verwendung auf der Haut aufbereitet werden und sind bei sachgemäßer Verwendung vielfach verwendbar. Einlagerungen und unerwünschte Bakterien können so herausgewaschen werden, um sicher zu gehen, dass das Hydrogel vor der erneuten Benutzung frei von Keimen und Verunreinigungen ist. Der pH-Wert eines Hydrogels lässt sich so beeinflussen und in einen für die Haut erwünschten Bereich einstellen.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kultivierungsgefäßes 30 (Fig. 3 a) mit dazu passend geformten In-situ-Schablonen 31 (Fig. 3 b, 3 c) für die Herstellung eines Kofferdams 1 aus bakterieller Nanocellulose . Das Kultivierungsgefäß 30 ist bevorzugt aus Glas oder einem lebensmittelechten Kunststoff hergestellt. Die Schablonen 31 entsprechen den Schablonen 31 aus dem ersten Ausführungsbeispiel (s. Fig. 1) und sind in diesem Ausführungsbeispiel derart ausgeführt, dass jeweils sechs Kofferdame gleichzeitig in einem Kultivierungsgefäß kultiviert werden können. Die Abmessungen der Schablonen 31 sind derart, dass die Schablonen 31 parallel zur Grundfläche des Kultivierungsgefäß 30 in dem Kultivierungsgefäß 30 angeordnet werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Herstellung eines Kofferdams 1 zeigt Fig. 4. Zum Einsatz kommt hier insbesondere purifizierte bakterielle Nanocellulose hergestellt nach verschiedenen Verfahren, etwa der bekannten Hestrin-Schramm-Methode, auf der Basis von Kokosnuss, Essigsäure mit Gluconacetobacter xylinus, Cynobakterien („Blaualgen“), so wie auch einer Variante aus Cannabis-Tee und Kombucha Kultur. Die Synthese von bakterieller Nanocellulose kann mit unterschiedlichen Rohstoffen, insbesondere verschiedener Kohlenstoffquellen in der Fermentation organisiert werden und so auf die lokale Verfügbarkeit von Ressourcen abgestimmt werden.

Die Synthetisierung von Nanocellulose erfolgt bevorzugt durch Kultivierung von Mikrobenstämmen wie Gluconacetobacter, Enterobacter, Agrobacterium, Pseudomonas, und Rhizpobium. Die Bakterien werden in der im Kultivierungsgefäß 30 befindlichen Nährstofflösung 33 kultiviert, ggf. durch weitere Wirk- oder Nährstoffe 34 ergänzt und können im Container 50 aufbewahrt werden für die spätere Beimpfung eines Nährmediums. Sie können mit Nähr- und Zusatzstoffen in Wasser gemischt werden und setzen so eine erneute Fermentation in Gang.

Alternativ oder zusätzlich können aus der dünnen Membran des so hergestellten BNC-Vlieses mit Hilfe von Stanz- oder Schnittformen 31 mittels Schneide- und Fräsewerkzeugen auch Formen gestanzt bzw. gefräst werden. Das Vlies weist dann eine der Stanz- oder Schnittformen 31 entsprechende Form auf.

Zur Herstellung von formstabilen Nanocellulose-Gelen eignet sich neben Gluctonacetobacter hansenii und Gluconacetobacter kombuchae besonders gut der Bakterienstamm Gluconacetobacter xylinus, welcher auch am umfassendsten in diesem Zusammenhang erforscht und dokumentiert ist. Das Hydrogel wird dabei durch Mikroorganismen an der Grenzfläche zwischen Luft und einem zuckerhaltigen Nährmedium hergestellt. Die Bakterien stoßen hierbei die Cellulose als Fibrillen aus, welche sich zu Fasern an der Grenzfläche zwischen Nährmedium und Luft zusammenlagern. So entsteht ein dreidimensional verflochtenes Faser-Netzwerk, das aus etwa 99% Wasser und 1% Nanocellulose besteht. Die Form des Kofferdams 1 wird durch die Schablone 31 und deren Öffnungen 32 vorgegeben.

Im Gegensatz zur basischen Reinigung oder Beladung mittels einer Beimpfungs-Substanz 33 oder mit Wirkstoffen 34 (wie z.B. Aloe Vera, Hyaluronsäure, Schwarztee), kann eine saure Beladung mit probiotischen Bakterienkulturen erwünscht sein und dem Hydrogel besondere Eigenschaften verleihen, etwa in der Behandlung von bestimmten Pilzerkrankungen (mit Milchsäure und Milchsäurebakterien), Schuppenflechte oder als Träger einer bestimmten Bakterienkultur zur Aufzucht von bakterieller Nanocellulose.

Chemisch betrachtet ist bakteriell synthetisierte Nanocellulose (BNC) identisch mit pflanzlicher Cellulose, unterscheidet sich jedoch aufgrund des spezifischen Biosynthese-Prozesses maßgeblich. BNC hat typischerweise einen Faserdurchmesser von etwa 40 - 60 nm, dies entspricht einem Hundertstel des Faserdurchmessers einer pflanzlichen Zellstoff- oder Baumwoll-Faser. Faserdurchmesser können sich je Herstellungsverfahren auch im Bereich von 20-100 nm bewegen. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Vliese und/oder Utensilien weisen Fasern mit einem Durchmesser von 10 nm bis 150 nm, bevorzugt einen Durchmesser von 25 nm bis 90 nm, besonders bevorzugt einen Durchmesser von 50 bis 70 nm auf. Die Fasern der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Vliese und/oder Utensilien weisen eine Länge von 100 pm bis 1 mm auf. Üblicherweise beträgt die Faserlänge der Vliese 5 pm bis 15 mm. Die Dichte des Vlieses beträgt 1-1 ,5 g/cm ³ und es eine Zugfestigkeit 200-400 MPa.

Das Herstellungsverfahren des Kofferdams beinhaltet weiterhin optional folgende Schritte: Auflösen in einem Gefäß mit einem ebenen Boden von kristalliner Glucose mit einer Konzentration von 2 Gew.-% bis 20 Gew.-%, Natriumhydrogenphosphat und Zitronensäure in Wasser, wobei sich ein gepufferter pH-Wert zwischen pH 4 bis pH 7 ausbildet, Einbringen einer trockenen Mischung aus Pepton und eines Hefeextraktes mit je einer Konzentration zwischen 0,1 Gew.-% und 5 Gew.-% in die gepufferte, wässrige Lösung, Rühren der Lösung, bis sich das Pepton vollständig gelöst hat und das Hefeextrakt vollkommen suspendiert ist. Sterilisation durch Autoklavieren bei 121°C für 20 Minuten. Beimpfen mit Bakterienstamm Gluconacetobacter xylinus, Kultivieren der Lösung zwischen 2 Tagen und 25 Tagen, bis sich an der Grenzfläche von Nährmedium zur Luft ein Hydrogel bildet, Dekantieren der wässrigen Lösung, Waschen des Hydrogels, Purifikation und anschließendes optionales Einlegen des Hydrogels in eine wässrige Lösung aufweisend Färb-, Geschmacks-, Duft- und Wirkstoffen zwischen 30 Minuten und 30 Tagen, und schließlich Sterilisieren durch Heißdampf oder E- Beam.

In einem alternativen Verfahren wird anstelle vom Einbringen von Glucose, Pepton, Hefe, Natriumhydrogenphosphat und Zitronensäure der folgende Schritt ausgeführt: Einbringen eines Pulvers aufweisend 2 Gew.-% bis 10 Gew.-% eines Extraktes aus Schwarztee, Grüntee und/oder Cannabistee, 90 Gew %- 98 Gew.-% Saccharose und/oder Glucose, 1 Gew.-% bis 5 Gew.-% Frucht- oder Gemüsepulver, getrocknete Blätter und Blüten sowie getrocknete pflanzliche Aromen und Wirkstoffe. Das Beimpfen erfolgt durch das Beigeben von getrockneten Mikroben oder einer diese enthaltenden flüssigen Lösung, mindestens einer Art ausgesucht aus der Gruppe aufweisend: Gluconacetobacter xylinus, Gluconacetobacter kombuchae, Komagataeibacter hansenii, Gluconobacter oxydans, Saccharomyces ludwigii, Saccharomyces apiculatus oder Saccharomyces cerevisiae. Außerdem werden mindestens eine weitere organische Säure mit einer Konzentration von 0,1 Gew.-% bis 5 Gew.-% ausgesucht aus der Gruppe aufweisend: Gluconsäure, Glucuronsäure, rechtsdrehende (L+) Milchsäure, Weinsäure, Folsäure, Oxalsäure, Usninsäure, Bernstein-, Apfel, Malon- und Zitronensäure hinzugegeben. Die Summe der Gewichtsanteile der Bestandteile ergibt zusammen 100 Gew.-%.

Alternativ kann anstatt des Einbringens von Glucose, Pepton, Hefe, Natriumhydrogenphosphat und Zitronensäure der folgende Schritt ausgeführt wird: Einbringen einer Lösung aus 300 g weißen raffinierter Rübenzucker oder Rohrzucker in 2 I Kokoswasser, sowie 120ml konzentrierte, wasserfreie Essigsäure.

In einer weitere Ausgestaltung des Verfahrens werden anstatt des Einbringens von Glucose, Pepton, Hefe, Natriumhydrogenphosphat und Zitronensäure, und anstatt des Beimpfens mit Komagataeibacter xylinus die folgenden Schritte ausgeführt: Einbringen einer Lösung aus 5 g getrockneten Cannabisblüten oder -Blättern, die in 1000 ml Wasser unter Zugabe eines Teelöffels Kokosöl 60 min ausgekocht wurden, versetzt mit 100 g Zucker (weißer raffinierter Rübenzucker oder Rohrzucker), abgekühlt auf Raumtemperatur und Einbringen von 250 ml saurem Kombucha-Tee (pH 2,2 - pH 3,5) der eine aktive Kombucha-Kultur (etwa lebendigen Gluconacetobacter kombuchae) beinhaltet.

Ein Set zur Anwendung eines der vorgenannten Herstellungsverfahren umfasst 2 Gew.-% bis 10 Gew.-% eines Extraktes aus Schwarztee, Grüntee und/oder Cannabis, 90 Gew. % - 98 Gew.-% Saccharose und/oder Glucose, 1 Gew.-% bis 5 Gew.-% Frucht- oder Gemüsepulver, getrocknete Blätter und Blüten, getrocknete pflanzliche Aromen und Wirkstoffe sowie getrocknete Mikroben mindestens einer Art ausgesucht aus der Gruppe aus: Gluconacetobacter xylinus, Gluconacetobacter kombuchae, Komagataeibacter hansenii, Gluconobacter oxydans, Saccharomyces ludwigii, Saccharomyces apiculatus oder Saccharomyces cerevisiae.

Das Set weist außerdem mindestens eine weitere organische Säure mit einer Konzentration von 0,1 Gew.-% bis 5 Gew.-% ausgesucht aus der Gruppe aufweisend: Essigsäure, Gluconsäure, Glucuronsäure, rechtsdrehende (L+) Milchsäure, Weinsäure, Folsäure, Oxalsäure, Usninsäure, Bernstein-, Apfel, Malon- und Zitronensäure. Hierbei ist die Summe der Gewichtsanteile der Bestandteile zusammen 100 Gew.-%. Das Set ist derart zusammengesetzt, dass sich ein pH-Wert von 3,5 bis 7 in wässriger Lösung ausbildet.

Das Verfahren zur Herstellung von bakterieller Nanocellulose mit einer trockenen Instantmischung oder der nachfolgend beschriebenen Zwei-Komponenten Lösung ist neu. Entscheidende Parameter der Herstellung werden hier standardisiert, was zu einem stark vereinfachten und planbareren Ergebnis führt. Dieses Verfahren kann auch im Bereich der Lebensmittel (etwa Kombucha-Getränke) oder der Textilien (Herstellung veganen Leders oder Stoffe auf Basis von Bakterieller Nanocellulose) Anwendung finden, da der Prozessschritt des Aufbrühens und Abkühlen des Tees wegfällt und das Mischverhältnis zwischen den Inhaltsstoffen konstant bleibt. Besonders für den Heimanwender stellt die Instantmischung eine starke Vereinfachung dar.

Kombucha tritt mit seiner traditionellen heimischen Brau- und Fermentationskultur oft als Undefinierte Kultur auf, aber beinhaltet für gewöhnlich eine erwünschte probiotische Zusammensetzung von Bakterien- und Hefestämmen. Diese kann dennoch durch die Natur der wilden Fermentation stark variieren. Bekannte enthaltene Bestandteile sind hier: Gluconoacetobacter xylinus, Gluconoacetobacter kombuchae, Gluconoacetobacter hansenii Acetobacter xylinoides, Gluconobacter oxydans, Saccharomyces ludwigii, Saccharomyces apiculatus, Saccharomyces cerevisiae. Als organische Säuren sind zu nennen Essigsäure, Gluconsäure, Glucuronsäure, rechtsdrehende (L+) Milchsäure, Weinsäure, Folsäure, Oxalsäure, Usninsäure, Spuren von Bernstein-, Apfel, Malon- und Zitronensäure. Als Spurenelemente und Mineralstoffe sind zu nennen Eisen, Magnesium, Natrium, Kalium, Kalzium, Kupfer, Zink, Mangan, Kobalt und andere Mineralstoffe.

Die Liste der Vitamine umfasst Vitamin B1 , Vitamin B2, Vitamin B3, Vitamin B6, Vitamin B12, Vitamin C, Vitamin D, Vitamin E, Vitamin K. Außerdem enthalten sind verschiedene Aminosäuren, Enzyme, Gerbstoffe, die Fermente Invertase, Amylase, Katalase, Saccharase, Labferment und ein proteolytisches Ferment, antibiotische Stoffe, Alkohol und Kohlensäure.

Die Bakterienkulturen des Kombuchas haben die besondere Eigenschaft, sich in ausreichend saurer Flüssigkeit gegenüber fremden Bakterien durchzusetzen, die das System bedrohen. Versorgt man sie mit Nährstoffen, natürlichen Farbstoffen, Wirkstoffen und Aromen, nimmt die wachsende bakterielle Cellulose mit ihrer hohen Wasseraufnahme (ca. 99% Wasser, 1% Cellulose) und ihrem Wasserrückhaltevermögen weitere Eigenschaften an.

Aktive Nanocellulose-Gele enthalten lebendige probiotische Bakterienstämme, bei passiven Nanocellulose-Gelen wurden die Bakterienstämme durch Prozessschritte der Purifikation abgetötet und herausgelöst, und die Hydrogele durch Autoklavierung (121°C Wasserdampf für 15-20 Minuten) oder Electron-Beam-Verfahren sterilisiert.

Die Kombination von 250 ml saurem Kombucha-Tee [„Fairment Kombucha - Original“ pH 2,5- 2,8] oder eines definierten Nanocellulose-Gel-Stammes (pH 2, 2-3, 5) mit geeigneter aktiver Bakterienkultur und 25 g Instantpulver eignet sich, um in 2-25 Tagen Standkultivierung unter hygienischen Bedingungen und Sauerstoffzufuhr ein oder mehrere Kombucha-basierte Nanocellulose-Gele mit einer Gesamtmasse von 50 g oder mehr zu produzieren. Die Materialeigenschaften der Kombucha-basierten Nanocellulose-Gele ähneln den oben genannten synthetisierten Biopolymeren. Das flüssige Nebenprodukt ist eine saure Teelösung mit Kombucha-üblicher Zusammensetzung von Bakterien- und Hefekulturen (pH 2,3-4) mit Anteilen von organischen Aroma-, Färb-, Geschmacks- und Wirkstoffen (aus Frucht- oder Gemüse, Teesorten, Pflanzliche Aromen und Wirkstoffe entsprechend der Zusammensetzung des Instantpulvers). Diese Lösung eignet sich nun zum Beimpfen und Färben, sowie zur Aufbewahrung, Renovation und Pflege eines Nanocellulose-Gels. Mit ihr lässt sich ein sterilisiertes, passives Vlies mit der probiotischen Kultur beleben.

Das Wachstum wird außerdem entscheidend von dem Behältnis beeinflusst. Hierbei sind die Form, die Oberfläche, der Füllstand und das Material Faktoren, welche die Eigenschaften bestimmen. Porzellan-, Kunststoff und Glasbehälter eignen sich am besten für die Aufzucht von Nanocellulose-Gelen in Heimanwendung.

Neben synthetisierten, passiven Nanocellulose-Vliesen und den probiotisch aktiven Hydrogelen gibt es eine dritte Methode, ein Nanocellulose-Gel auf der Basis von Kokosnuss zu produzieren, welches wiederum ähnliche Materialeigenschaften wie die oben erwähnten Nanocellulose-Gele aufweist und ebenso in-situ oder nachträglich beladen werden kann. Auch hier eignet sich das Herstellungsverfahren der Fermentation in Standkultivierung über 2 Tage bis 25 Tage, wobei sich das Nährmedium (pH 2,3 - 3,5) wie folgt zusammensetzt: 120ml konzentrierte, wasserfreie Essigsäure (Eisessig), 300g Zucker [Naturata Bio-Rübenzucker] (weiss, raffiniert, alternativ Rohrohrzucker), 300ml Nata Starter (Bakterienstamm Gluconacetobacter xylinus), alternativ kann ein Kombucha Starter oder nicht-pasteurisiertes Kombucha-Getränk [„Fairment Kombucha - Original“] verwendet werden, außerdem 2 I Kokoswasser [„Coco Juice pure organic“].

Eine vierte Variante, bakterielle Nanocellulose herzustellen, ist die Verwendung arzneilich wirksamen Cannabis. Hierzu wird die Nährlösung zubereitet, indem 5 g Cannabisblätter oder -blüten mit 1 I Wasser und einem Teelöffel Kokosöl 60 Minuten gekocht und mit 100 g Zucker [Naturata Bio- Rübenzucker] (weiß, raffiniert, alternativ Rohrohrzucker) versetzt werden. Die Beigabe von 250 ml saurem Kombucha-Tee [Fairment Kombucha - Original pH 2, 5-2, 8] oder eines definierten Nanocellulose-Gel-Stammes (pH 2, 2-3, 5) setzt die Produktion der Nanocellulose in Gang, welche neben oben genannten Eigenschaften wirksame Cannabinoide enthält. In der Haut und Schleimhäuten sitzen viele Rezeptoren für Cannabinoide. Der arzneilich wirksame Bestandteil Cannabidiol (CBD) etwa fördert die Durchblutung des Gewebes, was zu einer höheren Empfindsamkeit führen kann.

Die auf unterschiedlichen Wegen hergestellten Nanocellulose-Gele kommen bevorzugt in folgenden Produktvarianten zum Einsatz: Das Feuchttuch, der Kofferdam oder der Schutzfilm hat bei einer Größe von 150-300mm x 150-300mm und einer Stärke von 0,1 -3mm ein Abtropfgewicht von 12-180g. Der Waschlappen (bzw. Massageschwamm oder Haptik- Stimulant) hat bei einer Größe von 120-180 mm x 120-180 mm und einer Stärke von 3-10 mm ein Abtropfgewicht von 60-180 g.

Beide Formate (mit abgerundeten Ecken oder rechtwinklig gewachsen bzw. zugeschnitten) können mit einem Glas- oder Kunststoffzylinder kombiniert werden, welcher mit Warmwasser oder Hautpflegemitteln befüllt werden kann. Ein Waschhandschuh ergibt sich aus der Kombination von zwei Tüchern (etwa: quadratisch, rechteckig, in Form einer Hand, etc.), die ähnlich Textilien zugeschnitten, vernäht und verstürzt oder verpresst werden können.

Als Werkstoff-Einheit zur individuellen Weiterverarbeitung hat das Vlies in nicht-gerolltem Zustand eine Länge von 150 - 400 mm und eine Breite von 120 - 300 mm. In gerollter Form ergibt sich so eine zylindrische Form von genannter Länge und abhängig von der Dicke des Materials (0,5 - 25 mm) ein Außen-Durchmesser von 30 - 120 mm, bei einem Abtropfgewicht von 100 - 1200 g. Größenangaben variieren, da die Produkte sowohl industriell konfektioniert werden als auch als individuell an die Bedürfnisse von Konsumenten angepasst werden können. Durch die Aufzucht in einem entsprechend geformten Gefäß - bevorzugt aus Glas oder einem lebensmittelechten Kunststoff- können Falt- und rollbare Lappen (etwa kreisrund, oval, rechteckig, quadratisch, rautenförmig, dreieckig) variabel in der Dicke/Stärke, abhängig von der Dauer der Fermentation, der Temperatur und der Beigabe von Nährstoffen hergestellt werden. Durch entsprechende Vorrichtungen und Gefäße können mit dem beschriebenen Verfahren auch verschiedene Bauteile wie Zylinder, schlauchartige Überzüge und Schützer gestaltet werden.

Mittels Gummibändern, Schnüren, Manschetten, Ringen, Klemmen, Klammern oder der Technik des Nähens können diese Nanocellulose-Gel-Bauteile miteinander verbunden werden. Massage-Werkzeuge, Beutel, Gefäße wie Gläser, Flaschen oder Rohre können formgebend und stabilisierend kombiniert werden oder zur Aufbewahrung dienen.

In der Aufzucht können auch Werkzeuge wie Schablonen aus Kunststoff, Glas oder Kork verwendet werden, um das an der Oberfläche wachsende bakterielle Nanocellulose-Gel bereits im Wachstum zu formen. Dies kann die finale Form darstellen oder einzelne Bauteile für ein bestimmtes Design komplexerer auf Nanocellulose-Gelen basierende Modelle. Mit Lasern, Punziereisen, Prägewerkzeugen und Brennstempeln können Objekte aus bakterieller Nanocellulose mit Modellnummern, Herstellungsdaten oder anderen Informationen versehen oder gestaltet werden.

Aus der prinzipiellen Wiederverwendbarkeit der verwendeten Materialien, der vielen Möglichkeiten des up- und downcyclings (etwa Verwendung auf der Haut, später Verwendung als antivirales Desinfektionstuch oder Putztuch, oder in der Hydrokultur und Bewässerung von Pflanzen) und damit eines vergleichsweise langen Produktlebenszyklus ergeben sich große Potentiale in der Reduktion von Verpackungsmüll und Wegwerfprodukten. Im Falle der Entsorgung beträgt die Trockenmasse nur etwa 1% der hydrierten Produktform und bleibt -je nach vorheriger Beladung - biokompatibler, organischer Zellstoff, welcher bei 350°C thermal zersetzt wird.

Die ideale Dauer der sich an die Kultivierung anschließende Purifikation und die Konzentration von NaOH (in destilliertem Wasser) richtet sich nach der exakten Komposition von Nährstoffen und verwendeten Bakterien, ob es sich um Komposite, Hybride oder Reinkulturen handelt. In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein einstufiger Reinigungsprozess angewandt. Pro Millimeter Dicke des Vlieses erreicht man mit 2 Stunden Einwirkzeit bei 85°C in 100 ml 0,8-Gew.-% NaOH-Lösung pro Kubikzentimeter Cellulose bei allen genannten Verfahren eine verlässliche Beendigung aller Bakterienaktivität. Je nach gewünschtem Reinheitsgrad kann dieser Verfahrensschritt mit Erneuerung der Natronlauge so oft wiederholt werden - oder auch im dynamischen Durchlauf stattfinden - bis diese NaOH- Lösung keine oder nur noch geringe nachweisbare Verunreinigungen aus der hergestellten Cellulose aufnimmt. Es folgt daraufhin eine Spülung des Vlieses mit destilliertem Wasser und damit je nach Verwendungszweck die Einstellung des pH auf den gewünschten Wert zwischen pH 4 und pH 7 - bevorzugt auf einen hautneutralen Wert von etwa 7, so lässt sich der pH über eine spätere zweckgemäße Beladung leicht neu einstellen. Optional kann für diesen Schritt der Neutralisierung auch zusätzlich zum destillierten Wasser Citronensäure verwendet werden.

Das so gereinigte Vlies weist eine (gewollte) Beladung von 8 Gew.-% sowie 1 ,5 Gew.-% Verunreinigungen auf. Die Purifikation kann optional mit einer Sterilisation, etwa durch Heißdampf für 20 Minuten bei 121°C oder E-Beam abgeschlossen werden, um andere Mikroorganismen abzutöten und eine möglichst lange Haltbarkeit in der Verpackung zu gewährleisten.

Die Verpackung sollte im Sinne einer bestmöglichen Haltbarkeit für den Handel am besten vakuumiert in wasserundurchlässiger Folie stattfinden, ohne Luftzufuhr in Flüssigkeit (destilliertes Wasser oder in Beladungslösung) und im Sinne der Nachhaltigkeit in einem wiederverwendbaren, verschließbaren zylindrischen Container oder die bakterielle Nanocellulose gefriergetrocknet in wasserabweisender oder wasserdichter Verpackung zur späteren Aufquellung.

In einer weiteren Ausführungsform eines einstufigen Reinigungsprozesses wird das Vlies bei 110 °C für 240 min mit einer 45 Gew.-%igen NaOH-Lösung gereinigt. Die Menge der NaOH- Lösung beträgt ebenfalls 100 ml pro Kubikzentimeter Cellulose. Nach der Reinigung wird das Vlies ebenfalls mit destilliertem Wasser und optional Citronensäure gespült. Das so gereinigte Vlies weist eine Beladung von 9,5 Gew.-% sowie 0,8 Gew.-% Verunreinigungen auf.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein zweistufiger Reinigungsprozess angewandt. In der ersten Stufe (Grobreinigung) wird eine NaOH-Lösung mit 50 Gew.-% NaOH verwendet, die Wirkdauer beträgt 135 min, die Temperatur 127 °C. In der zweiten Reinigungsstufe wird das Vlies mit einer 8 Gew.-%igen NaOH-Lösung bei einer Temperatur von 85 °C für 240 min gereinigt. Das derart gereinigte Vlies weist eine Beladung von 10,5 Gew.-% sowie 0,27 Gew.-% Verunreinigungen auf.

BEZUGSZEICHENLISTE

Utensil/Kofferdam

Brustwarzenschoner

Perforation

Kultivierungsgefäß

In-situ-Schablone

Grundfläche/Aussparung einer In-Situ-Schablone für Kultivierung

Mit Bakterienkultur beimpfte Nährlösung

Nährstoffe / Zusatzstoffe

Erhebung

Schraubglas