Technologia wytwarzania biodegradowalnego, przeciwbakteryjnego i przeciwwirusowego filtra do zastosowania w innowacyjnych maseczkach ochronnych (NanoBioCell) z bionanocelulozy
Przedmiotem licencji jest technologia wytwarzania w pełni biodegradowalnej maseczki w oparciu o przeciwbakteryjny i przeciwwirusowy filtr na bazie modyfikowanej bionanocelulozy (BNC), otrzymywanej z ekologicznych i biodegradowalnych materiałów.
Najważniejszy element maseczki ochronnej NanoBioCell wytworzonej w tej technologii to filtr, który jest:
- wielokrotnego użytku
- lekki
- tani w produkcji
- przyjazny środowisku
W pierwszej fazie prac wytworzono filtr przy użyciu ekologicznej pożywki hodowlanej na bazie soku z bulw ziemniaka (zgłoszenie patentowe dot. pozyskiwania pożywki zostało złożone jeszcze przed rozpoczęciem prac nad główną technologią) powstałej z odpadów z przemysłu rolno-spożywczego. Dobrano odpowiednią włókninę ochronną oraz mocowanie tworząc w pełni biodegradowalną maseczkę ochronną NanoBioCell.
W drugiej fazie prac partia prototypów maseczek ochronnych z filtrem BNC była testowana przez personel medyczny dwóch szczecińskich szpitali, które przyjmowały chorych na COVID-19. Maseczki były użytkowane przez 1, 3 i 5 godzin. Następnie wykonano analizy pozwalające na potwierdzenie stabilności ich właściwości przeciwdrobnoustrojowych oraz umożliwiających potwierdzenie, z jakimi mikroorganizmami dana maseczka miała kontakt w trakcie jej używania w warunkach rzeczywistych. Oznaczono ilość żywych i martwych komórek bakteryjnych metodami mikrobiologicznymi (posiewy na pożywkach stałych) oraz metodami opartymi o cytometrię przepływową, jak i metodami genetycznymi. Oceniano również opór oddechowy warstwy filtracyjnej.
Wykonane zostały również oznaczenia obecności materiału genetycznego wirusa SARS-CoV-2 warstwy zewnętrznej, wewnętrznej jak i warstwy filtrującej maseczek m.in. z wykorzystaniem metod genetycznych typu PCR i cytometrii przepływowej.
Przeprowadzone badania potwierdziły, że wytworzona, membrana filtracyjna na bazie modyfikowanej bionanocelulozy (BNC) ma doskonałe właściwości absorbcyjne i antydrobnoustrojowe. Skuteczność redukcji bakterii i bakteriofagów wyniosła 98%.
Wytworzone maseczki spełniają normy PN-EN 14683+AC:2019-09, określające wymagania konstrukcyjne, projektowe, wymagania skuteczności oraz metody badań masek medycznych przeznaczonych do ograniczania przenoszenia czynników zakaźnych z personelu na pacjentów podczas zabiegów chirurgicznych oraz w innych sytuacjach medycznych o podobnych wymaganiach.
Badania wykazały, iż membrany filtracyjne na bazie modyfikowanej BNC zachowują właściwości przeciwdrobnoustrojowe przez długi czas, bez względu na sposób ich przechowywania (w opakowaniach próżniowych czy w opakowaniach z dostępem do powietrza).
Prezentowana technologia pozwala wytwarzać na bazie modyfikowanej BNC filtr, który jest biodegradowalny, przeciwbakteryjny i przeciwwirusowy. Zapewnia ochronę na trzech poziomach: filtracji, absorbcji, inaktywacji czynnika zakaźnego. Umożliwia ona jednocześnie produkcję w 100% biodegradowalną maseczkę
Technologia dedykowana jest do firm produkujących maseczki, filtry do maseczek, ale także urządzenia dedykowane do utrzymywania wysokiej jakości powietrza (klimatyzatory, systemy wentylacyjne etc.).
Oferowana technologia umożliwia masową produkcję wysokiej jakości membrany filtracyjnej na bazie modyfikowanej bionanocelulozy, jak i kompletnych, w 100% biodegradowalnych maseczek ochronnych.
Część filtracyjna jest:
- przeciwbakteryjna
- przeciwwirusowa - chroni przed SARS-CoV-2
- jej skuteczność redukcji wirusów i bakterii wynosi 98% przez okres 4 tygodni
- tania w produkcji
- tworzona na bazie ekologicznych i biodegradowalnych odpadów z przemysłu rolno-spożywczego
Filtr wykonany z modyfikowanej BNC stanowi gotowy materiał do produkcji maseczek lub filtrów do maseczek. Rozwiązuje to problem powszechnej dostępności środków ochrony osobistej o bardzo wysokim poziomie zabezpieczenia przed drobnoustrojami, w tym przed wirusem SARS-CoV-2 nie tylko dla służb medycznych, ale także dla ludności cywilnej. Filtry wytworzone na bazie oferowanej technologii z uwagi na niewielką wagę podnoszą komfort ich użytkowania. Zastosowanie przyjaznych środowisku, biodegradowalnych materiałów rozwiązuje kwestie utylizacji zużytych filtrów. Dzięki nadanym w procesie modyfikacji cechom membran zachowują one właściwości antydrobnoustrojowe przez 4 tygodnie.
a) z membran na bazie modyfikowanej BNC można produkować filtry antydrobnoustrojowe o wysokiej klasie skuteczności (98% redukcja wirusów i bakterii)
b) do ich produkcji wykorzystywane są ekologiczne i biodegradowalne odpady z przemysłu rolno-spożywczego, co stanowi o niskim koszcie zabezpieczenia surowca do produkcji
c) maseczka z tego typu filtrem jest środkiem ochrony osobistej wielorazowego użytku
d) dostęp do surowca uniezależnia krajową produkcję membran na bazie modyfikowanej BNC od zakłóceń w dostawach tradycyjnych włóknin i innych surowców do produkcji maseczek i filtrów
e) zmniejsza się problem gospodarowania odpadami w postaci maseczek - filtr i pozostałe elementy maseczki po zakończeniu procesu użytkowania ulegają procesowi biodegradowalności
f) technologia pozwala na zabezpieczenie w wysokiej klasy skuteczności środki ochrony osobistej (maseczki i filtry do maseczek) nie tylko służby medyczne, ale też ludność cywilną
g) daje możliwości szerszego zastosowania membran filtracyjnych na bazie modyfikowanej bionanocelulozy, nie tylko w maseczkach
Technologia może znaleźć zastosowanie w:
a) produkcji maseczek i filtrów do maseczek
b) jako wkład do filtrów oddechowych
c) w respiratorach
d) w systemach oczyszczania powietrza w pomieszczeniach zamkniętych (szpitale, sale operacyjne, przychodnie, laboratoria, szkoły, fabryki, budynki użyteczności publicznej) np. jako filtr przemysłowy
Obecnie oferowane na rynku rozwiązania nie łączą w sobie tych wszystkich walorów, jakimi charakteryzują się membrany filtracyjne na bazie modyfikowanej BNC. Otrzymywane w tej technologii filtry są:
- wielorazowego użytku - aktywność antydrobnoustrojowa przez 4 tygodnie
- w 98% redukują bakterie i wirusy, w tym SARS-CoV-2
- przyjaznej dla środowiska - biodegradowalne
- ekologiczne - do produkcji wykorzystuje się odpady przemysłu rolno-spożywczego
- bardziej komfortowe w użytkowaniu z powodu niewielkiej wagi
- surowiec jest szeroko dostępny w Polsce - niezależność od dostaw z zagranicy
Na wszystkich etapach technologii wykorzystywane są tzw. "zielone techniki", niewymagające szkodliwych substancji chemicznych i nie generujących szkodliwych odpadów, co czyni proces wytwarzania membran filtracyjnych na bazie modyfikowanej BNC w 100% proekologicznym, a do tego również uzasadnionym ekonomicznie (wykorzystuje odpady przemysłu rolno-spożywczego).
Opracowano tanią i prostą technologię wytwarzania bionanocelulozy, która w połączeniu z technologią jej modyfikacji daje szersze możliwości zastosowania wytwarzanych w ten sposób filtrów, nie tylko w produkcji maseczek (jako filtr przemysłowy - w systemach oczyszczania powietrza, w sprzęcie medycznym - respiratory, inhalatory itp.).
Prawa własności intelektualnej
W trakcie przeprowadzanych badań 07.10.2021 r. złożono dwa zgłoszenia patentowe:
- „Sposób wytwarzania biodegradowalnych materiałów filtracyjnych na bazie bionanocelulozy” numer zgłoszenia P.439150.
- „Sposób wytwarzania modyfikowanej celulozy bakteryjnej o właściwościach przeciwdrobnoustrojowych” nr zgłoszenia P.439149.
Faza rozwoju technologii
Dzięki przeprowadzonym, dwuetapowym pracom badawczym technologia osiągnęła poziom gotowości technologicznej (TRL) na poziomie 8.
Przeprowadzono proces dowodowy w zakresie działania technologii w warunkach rzeczywistych. Testy zakończone zostały pozytywnym wynikiem. Prototypy biodegradowalnych maseczek z filtrem BNC stanowiły skuteczną barierę dla bakterii i wirusów. Wytworzone powłoki filtracyjne były skuteczne przez 4 tygodnie.
Oferowana technologia, została sfinansowana ze środków Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Zachodniopomorskiego 2014-2020, w ramach realizacji projektu „Odpowiedzialny społecznie Proto_lab”.
Zgodnie z wytycznymi projektu, komercjalizacja polega na udzieleniu licencji niewyłącznej na przedstawianą technologię, na następujących warunkach:
- opłata wstępna: 20000 zł netto, płatna w terminie 14 dni od podpisania umowy licencji
- opłata licencyjna: 6,50% od przychodu ze sprzedaży produktów lub usług wyprodukowanych na bazie oferowanej technologii.
W ramach zawartej umowy, Licencjobiorca otrzyma:
- opis procesu wytwarzania bionanocelulozy (BNC) i jej sposobu modyfikacji,
- opis metody wytwarzania membran filtracyjnych na bazie BNC,
- wyniki badań antywirusowych i antybakteryjnych dla filtrów na bazie BNC.