Biogene Polyester - Stoffliche Nutzung nachwachsender Rohstoffe - page 305

werden. Greift der Schädling die Pflanze im Boden an, werden die PHBV-Pellets in gleichem
Maße zersetzt, so dass sich die Insektizide gewissermaßen exakt nach Bedarf freisetzen („con-
trolled release“) [6].

Medizin und Tiermedizin
PHBV ist nicht toxisch und sein Abbauprodukt, 2-Hydroxybutansäure, kommt im Blut von
Säugetieren in Konzentrationen von 3-10 mg/100 ml vor. Daher ist PHBV biokompatibel für
Mensch und Tier und kann auch dort in „controlled-release“-Anwendungen zum Einsatz kom-
men. Für die Tiermedizin kann der Wirkstoff in PHBV-Matrices „verpackt“ und dann z. B. im
Pansen schrittweise freigesetzt werden. In gleicher Weise können in der Humanmedizin
PHBV-basierte Mikrokapseln zum Einsatz kommen, die z. B. als Suspension subkutan injiziert
oder als Pille verpresst oral verabreicht werden können. Eine Vielzahl von medizinischen An-
wendungen wurde vorgeschlagen über chirurgisches Nahtmaterial (Mono- und Multifilament
mit einstellbarer Abbaurate) bis zu Beschichtungen für Gefäßimplantate („stents“) [26]. Wei-
tere Anwendungen aus dem medizinischen Bereich sind in [6] beschrieben. Die untersuchten
Einsatzmöglichkeiten gehen so weit, dass PHB-basierte Platten zur Fixierung von Knochen-
brüchen eingesetzt wurde. PHB eignen sich hierfür besonders, weil die piezoelektrischen Ei-
genschaften denen des Knochens ähneln. Somit kann durch die Stimulation mittels elektrischer
Felder das Knochenwachstum angeregt werden, ohne dass die PHB-Fixationsplatte störenden
Einfluss ausübt. Außerdem können die PHB-Implantate im Körper belassen werden, da sie sich
langsam zersetzen; dies erspart dem Patienten eine zweite Operation (siehe auch Chitosan,
Kap. 4.3) [6].

Fasern
Polyhydroxybutyrate sind wie gezeigt durch hohe Steifigkeiten entsprechend spröde und daher
nicht für die Anwendung als Faser für die meisten Einsatzbereiche prädestiniert. Trotzdem
wurden Versuche zur Verbesserung der Eigenschaften von Filmen und Fasern durchgeführt.
Dabei wurden im Einzelfall auch sehr zugfeste Fasern mit einer Festigkeit von bis zu 1,3 GPa
erhalten, die eine Bruchdehnung von 35 % aufwiesen [27]. Hierzu wurde ein hochpolymeres
PHB, das mittels rekombinanter Escherichia coli erzeugt wurde, in einem mehrstufigen Ver-
spinnungsprozess verarbeitet. Die amorphen Fasern, die aus dem Verspinnen aus der Schmelze
entstanden sind, wurden zuerst in Eiswasser und danach in einem zweiten Schritt bei Raum-
temperatur verstreckt. Eine weiterentwickelte Variante arbeitet mit einem isothermen Kristalli-
sationsprozess in Eiswasser und anschließendem einmaligem Verstrecken bei Raumtemperatur.

Tabelle 71 Mechanische Eigenschaften von PHA-Fasern im Vergleich mit Fasern aus anderen biologisch
abbaubaren Biopolymeren [27]. UHWM = „ultra-high-molecular-weight“ (sehr hohes Molgewicht),
HH = Hydroxyhexanoat.

Probe Zugfestigkeit Bruchdehnung Zug E-Modul

MPa % GPa

P(3HB) 190 54 5,6

330 37 7,7

310 60 3,8

416 24 5,2

740 26 10,7