Nanostrukturierte keramische Membranen mit maßgeschneiderter Funktionalität und Geometrie für die Virenfiltration

• Antragsteller: Dr. Stephen Kroll
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 197658935

Das Ziel dieses Projektes ist der Funktionsnachweis eines regenerierbaren Virenfilters auf Keramikbasis. Dafür soll im Rahmen dieses Projektes eine symmetrische Keramikmembran mit mesoporöser Struktur (Porengrößen 2-50 nm) mittels Extrusion für den Anwendungsbereich der Virenfiltration hergestellt und untersucht werden. Anhand dieser mesoporösen keramischen Tubularmembran soll ein alternativer Membrantyp mit homogener Gefügestruktur und zugleich erhöhter Stabilität im Vergleich zu konventionell verwendeten asymmetrischen Membranen, die eine hohe Defektanfälligkeit der filteraktiven Top-Schichten aufweisen, zur Verfügung gestellt werden. Neben der physikalischen Barriere, vermittelt durch die Membranporen, werden die im gesinterten Zustand inerten Keramikmembranen zudem mittels heterogener Oberflächenfunktionalisierung mit geeigneten chemischen Funktionsgruppen ausgestattet, um die viralen Kontaminanten zusätzlich über ihre Ladung kontrolliert zu binden. Negativ geladene Membranen werden dabei durch Etablierung von Sulfonsäure- bzw. Carbonsäuregruppen auf der Membranoberfläche realisiert, positiv geladene Membranen dagegen durch quartäre bzw. tertiäre Ammoniumgruppen. Anhand solcher geladener Filteroberflächen soll ein regenerierbarer Virenfilter zur Verfügung gestellt werden, der in abgesättigter Form im Idealfall durch einen einfachen pH-Shift mit nachfolgendem Spülschritt gereinigt und wieder verwendet werden kann. Durch Integration der funktionalisierten Membranen in eine Modulform können entsprechende Filtrationsreaktoren individuell und mit hoher Nachhaltigkeit im Bereich der Virenfiltration eingesetzt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen