Empa – Wo Innovation beginnt

Die Bedeutung von Nanofasern und ihre Anwendungsmöglichkeiten waren das Thema unseres Gesprächs mit Dr. Gordon Herwig, Projektleiter bei der Empa, der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt. Wie trägt die Empa zum akademischen Wissens- und Forschungstransfer in die industrielle Fertigung bei und wie sieht die Zukunft von Nanofasern aus?

Würden Sie uns bitte die Empa und ihre Haupttätigkeitsbereiche vorstellen?

Als interdisziplinäre Forschungsinstitution des ETH-Bereichs widmet sich die Empa, die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt, der Spitzenforschung in den Bereichen Materialwissenschaft und -technologie. Der Schwerpunkt der Forschungs- und Entwicklungstätigkeit der Empa liegt auf der Erfüllung der Anforderungen der Industrie und der Bedürfnisse der Gesellschaft und somit auf der Verknüpfung von anwendungsorientierter Forschung mit der praktischen Umsetzung neuer Ideen in den Bereichen nanostrukturierter, intelligenter Materialien und Oberflächen, umweltfreundlicher, energieeffizienter und nachhaltiger Gebäudetechnik sowie personalisierter Anwendungen in Medizin und Medizintechnik. Dadurch ist die Empa in der Lage, ihren Partnern individuelle Lösungen zu bieten, die nicht nur deren Innovations- und Wettbewerbsfähigkeit erhöhen, sondern auch zur Steigerung der Lebensqualität der Öffentlichkeit insgesamt beitragen, getreu ihrem Leitbild: „Empa – Wo Innovation beginnt“.

Welche Forschung betreiben Sie zurzeit im Bereich Nanostrukturierte Materialien und Technologien?

Das Hauptaugenmerk unserer Forschung in der Gruppe „hautimitierende Strukturen“ liegt auf Elektrospinnen und Verkapselung. Insbesondere untersuchen wir die Herstellung von Partikeln und semipermeablen Fasermembranen für biomedizinische und technische Anwendungen in Bereichen wie Funktionskleidung, Heimwerken, Sensoren, Katalyse, Partikelfiltration und Wundheilung sowie allgemeine Haushaltsanwendungen, Gesundheit und Kosmetik.

Unsere Tätigkeit hängt stark von den gegenwärtigen Kooperationen mit der Industrie und der akademischen Welt ab. Dazu gehören aktuell:

• Maßgeschneiderte responsive Materialen für die konditionierte (photo-/thermoresponsive) Freisetzung von Wirkstoffen (z. B. Arzneimittel und flüchtige Stoffe)
• Nachhaltigere („grünere“) und biokompatible alternative Zusammensetzungen/Methodiken
• Verbundmaterialien aus Membranen und Geweben oder Vliesstoffen sowie ihre chemische Funktionalisierung und Veredelung für Funktionstextilien
• Umfassende physikalische, chemische und biologische Analyse, Prüfung und Optimierung solcher komplexer Textilprodukte
  
  

Können Sie die Kooperation mit Elmarco und die Nutzung der Nanospider-Technologie für Ihre Kunden beschreiben?

Seit über einem Jahrzehnt ist Elmarco unser Kooperationspartner und Lieferant für Nanospider Ausrüstung zur Unterstützung unserer Forschung. Während viele Projekte aus der anfänglichen Proof-of-Concept-Phase mit Nadel-Elektrospinnen entstanden sind, waren die Industriepartner stets daran interessiert, den Durchsatz, die Effizienz und die Einfachheit des Prozesses zu erhöhen. Seit 2013 haben wir uns zur Unterstützung des Industrietransfers unserer wissenschaftlichen Expertise für die kontinuierliche Fertigung innovativer und funktionaler elektrogesponnener Membranen mit der Elmarco Nanospider verpflichtet. Auch wenn es häufig etwas dauert, bis neue Verfahren und Technologien übernommen werden, bieten wir weiterhin neue Ideen und Ansätze, um das Elektrospinnen zu einer nachhaltigeren und attraktiven Fertigungstechnik zu machen.

Welche Möglichkeiten der Kooperation bieten Sie bei der Nanospider-Technologie?

Wir unterstützen die Schweizer Industrie, indem wir Ideen aus unserer wissenschaftlichen Forschung anbieten, Expertise für Ansätze in den Bereichen Elektrospinnen und Verkapselung sowie den Machbarkeitsnachweis liefern und die Entwicklung der innovativen Endprodukte unterstützen. Diese Innovationen kommen unmittelbar den Verbrauchern und der Gesellschaft zugute, da sie zielgerichtete Lösungen für spezifische Alltagsprobleme bieten. Unser Angebot als in Wissenschaft und Technik Tätige mit Hauptaugenmerk auf biomedizinischen und textilen Anwendungen und jahrzehntelanger Erfahrung im Projektmanagement umfasst:

• Unterstützung bei der Bewerbung und Leitung von Forschungsprojekten in Bezug auf Finanzierungsmöglichkeiten (Innosuisse, private nationale und internationale Fördermittel) sowie beim Management von geistigem Eigentum
• Umfassende Erkenntnisse und Wissen aus dem wissenschaftlichen Bereich bezüglich funktionaler elektrogesponnener Membranen
• Expertise bei der Optimierung der Pilotierung und Skalierung des Prozesses des Elektrospinnens in Kooperation mit Elmarco
• Know-how und Kooperationen in der Textilindustrie zur Unterstützung der Fertigung (Zusammensetzung) und des Qualitätsmanagements zur Herstellung des Endprodukts
• Ansprechpartner/Netzwerke zur Erschließung potenzieller Anwendungsbereiche und Kunden für Ihr Produkt
  
  

Können Sie ein interessantes Projekt aus dem Bereich der Nanofaserforschung nennen, an dem die Empa teilgenommen oder das sie organisiert hat?

Als Gründungsmitglied der Forschungsinitiative SUBITEX zusammen mit Swiss Textiles bieten wir Beratung zu den enormen Vorteilen nachhaltiger Textilproduktion, insbesondere durch Elektrospinnen mit umweltfreundlichen Lösungsmitteln. Obwohl viele Unternehmen der Umstellung auf alternative umweltfreundlichere Bio-Lösungsmittel immer noch skeptisch gegenüberstehen, bietet das Elektrospinnen mit Emulsionen und Suspensionen (auf Wasserbasis) ein erhebliches ungenutztes Potenzial. Bei den Rückmeldungen zu unseren Veröffentlichungen und Präsentationen können wir ein steigendes Interesse an diesen letztendlich unverzichtbaren Veränderungen gegenwärtiger Prozesse und Anwendungen feststellen und wir sind stolz, wesentlich zu dieser Entwicklung beizutragen. Darüber hinaus leisteten die Mitarbeitenden der Empa während und infolge der Pandemie Beiträge in der nationalen wissenschaftlichen COVID-Taskforce und zum ReMask-Projekt zur Beratung der Industrie im Umgang mit der öffentlichen Krise und der Entwicklung von Alltagsmasken.