AMIBM, het grensoverschrijdend samenwerkingsverband tussen Maastricht University, RWTH Aachen University en Frauenhofer IME, richt zich op de transitie van fossiele materialen naar het vervaardigen van polymeren en producten uit natuurlijke grondstoffen.
Het onderzoek binnen AMIBM is georganiseerd langs vijf onderzoekslijnen, die nagenoeg parallel lopen met de waardeketen van biobased grondstof tot toepassing. Uiteraard speelt duurzaamheid in de gehele keten een belangrijke rol. Hoewel het instituut nog maar pas uit de luiers is, maakt het een sterke groei door. ‘We zijn twee jaar geleden gestart en hebben nu 58 werknemers in dienst. Het geheim is, volgens mij, het enthousiasme en de manier waarop we het onderzoek en de ontwikkeling weten te integreren en communiceren. Door de nauwe samenwerking over de hele waardeketen, ontstaan echt waardevolle nieuwe of geoptimaliseerde polymeren en toepassingen.’
Inspiratie uit de natuur
Jockenhövel is erg verheugd over de Wet Spinning Line die een plek heeft verworven in de nieuwe faciliteit op de Brightlands Chemelot Campus. De polymeren die gesponnen zullen worden met de Wet Spinning Line, zijn met name bedoeld voor biomedische toepassingen. Daarbij wordt sterk samengewerkt met de biomedische industrie en artsen in o.a. het Universitair ziekenhuis in Aachen, het Maastricht University Medical Centre en het Heart Centre in Bad Oeynhausen, ’s werelds grootste hartcentrum. Denk bijvoorbeeld aan hartkleppen, stents, materialen voor wondheling en regeneratieve geneeskunde.
Ofschoon Jockenhövel een medische achtergrond heeft, is hij altijd al geïnteresseerd geweest in materialenonderzoek. ‘Veel innovaties in biomaterialen-onderzoek liggen aan de oorsprong van belangrijke medische innovaties. Een klassiek voorbeeld is oplosbare hechtdraad of de ontdekking van titanium voor kunstknieën en heupprotheses.’
Zijn inspiratie voor innovatieve biomaterialen haalt Jockenhövel uit de natuur. ‘Wist je dat ons lichaam, net als textiel, uit polymeervezels is opgebouwd? Collageen dat onze huid stevigheid geeft of elastine dat de huid soepel maakt: het zijn enkele voorbeelden van natuurlijke polymeervezels waarvan we de biomechanische eigenschappen kunnen afkijken. Dat probeer ik na te bootsen.’
Spinnen bij kamertemperatuur
De installatie op de Chemelot Campus is complementair aan de apparatuur die reeds aanwezig is in de faciliteiten in Maastricht en Aken. Hier kunnen twee verschillende polymeren verwerkt worden tot één vezel, een bi-componentenvezel. Afhankelijk van de spinkop die wordt gebruikt, kan de structuur van de bi-componentenvezel nauwkeurig worden bepaald zodat deze over de noodzakelijke eigenschappen beschikt.
Bi-component polymeervezels kunnen echter ook vervaardigd worden met bijvoorbeeld de Melt Spinning techniek. Wat deze installatie uniek maakt, in tegenstelling tot Melt Spinning installatie, is dat het spinningproces, zoals eerder vermeld, volledig bij kamertemperatuur plaatsvindt. Daardoor is het mogelijk om polymeervezels te maken uit temperatuurgevoelige (bio)polymeren waaraan bijvoorbeeld medicijnen, peptides of groeifactoren kunnen worden toegevoegd. ‘Boven een bepaalde temperatuur gaan eiwitten denatureren en zullen, net als een gekookt ei, hun biologische functie verliezen. Spinnen bij kamertemperatuur is noodzakelijk voor de (bio)functionele toepassingen die we met deze polymeervezels willen maken’, legt Jockenhövel uit.
Biomedische producten op korte termijn
Het onderzoek naar polymeervezels is voor AMIBM hun dagelijkse business. De Wet Spinning Line is echter meer dan een tool om polymeervezels te maken. Het is ook een (onderzoeks-)project op zich. ‘Om alles eruit te halen wat erin zit, hebben we minstens een jaar nodig om de machine en de technologie te leren kennen en verbeteren. Dit kun je niet leren uit een tekstboek. Gelukkig hebben we uitstekend contact met de leverancier van de installatie. Hierdoor kunnen we eventuele aanpassingen maken.’
Jockenhövel verwacht dat de eerste biomedische producten, vervaardigd uit polymeervezels van AMIBM, binnen twee jaar klaar zijn voor klinische testen. Wat moet daar nog voor gebeuren?
‘Er zit momenteel nog geen plafond boven de installatie. De reden daarvoor is eenvoudig. In de toekomst zullen we om de Wet Spinning Line heen een clean room bouwen. Een clean room is een ruimte waarin polymeervezels verwaardigd kunnen worden onder strikt gereguleerde condities. Alleen dan zijn ze geschikt voor gebruik in biomedische toepassingen.’
Biobased vezel voor de textielindustrie
‘Derde partijen zijn van harte welkom om de Wet Spinning Line te gebruiken voor polymeeronderzoek of productie’, aldus Jockenhövel. ‘Sterker nog, wij zoeken de samenwerking met derden graag op. In principe kan de Wet Spinning Line ook gebruikt worden voor niet-biomedische toepassingen, zolang dit niet interfereert met de strikte eisen voor de biomedische toepassingen. Zo kunnen bijvoorbeeld sterke biobased polymeervezels met anti-allergene eigenschappen prima toepasbaar zijn in de tapijt- of textielindustrie. Men moet echter altijd goed in gedachte houden of wet spinning de meest efficiënte manier is om de gewenste polymeervezels te produceren. Afhankelijk van de eigenschappen van de vezels bieden reeds bestaande technieken toepasbaar op industriële schaal wellicht eerder uitkomst.’
