Dall’autunno 2016, la Knowledge for Business ha attivato un nuovo ramo di azienda, BIOlogic, con sede oggi a Villa Literno (CE) focalizzato sulla R&S su biomateriali e biostampa. Le attività avviate si sono avvalse di diversi progetti di R&S e di trasferimento tecnologico
Nu.Ma.Ter
Il progetto di R&S Nu.Ma.Ter. (Nuovi Materiali Termoplastici) approvato e finanziato dal Ministero per lo Sviluppo Economico nell’ambito del bando PON H2020 (marzo 2017 – agosto 2019), di cui la Kforbusiness era co-promotore e partner.
Nell’ambito del progetto, relativo all’applicazione di tecnologie ETE (Emulsified thermoplastic engineering) per la messa a punto di un nuovo materiale termoplastico realizzato a partire da scarti di materiali termoindurenti, le attività della Kforbusiness sono state finalizzate alla sperimentazione di bio-inchiostri (ovvero micro e nanocapsule con rilascio controllato di principi attivi) che potessero conferire “intelligenza” e proprietà aggiuntive a nuovi materiali, tramite processi di coating basati sulla micro e nano incapsulazione di principi attivi, deposti poi con sistemi di stampa e plotteraggio 3D, capaci di dare funzionalità ai materiali (antibatteriche, antivegetative, di reazioni con luce e calore, ecc.). In tale ambito si è avviata una prima ricerca sullo sviluppo e di nanocellulosa batterica per coating funzionalizzato.
LiveInk
LiveInk un progetto di studio di fattibilità tecnologica per la produzione di inchiostri biologici e del relativo impianto, finanziato a valere su fondi della Regione Campania (ottobre 2018-maggio 2019).
Biomatrix
Il progetto Biomatrix – Generazione biologica di matrici funzionalizzate, co-finanziato dal Ministero dello Sviluppo Economico (Sportello Fabbrica Intelligente, DM 8 marzo 2018), avviato nel settembre 2019 e in fase di conclusione a novembre 2022 di cui la Kforbusiness è soggetto capofila (partner scientifico il Centro Ricerca Interdipartimentale sui Biomateriali dell’Università Federico II).
Il progetto è finalizzato alla standardizzazione dei processi per lo sviluppo di nanocellulosa batterica, si inserisce in un nuovo concept di produzione, completamente circolare, in cui i materiali non vengono prodotti a partire da materie prime, ma “crescono” applicando principi biologici, prevedendo la formulazione e prototipazione di un materiale bio innovativo con rilascio localizzato di principi attivi.
Il progetto ha consentito di definire un sistema standardizzato di “produzione” della nanocellulosa, con ceppi batterici e terreni di coltura selezionati. Dalla standardizzazione dei processi di produzione della nanocellulosa batterica e la sua funzionalizzazione, si è arrivati alla progettazione e messa a punto di un sistema prototipale di produzione.
TECHNOLOGY READINESS LEVEL
Il progetto di R&S che qui si presenta parte da un’attività già realizzata dalla Knowledge for Business per lo sviluppo di nanocellulosa batterica (BNC) che ha consentito la positiva convalida della tecnologia a scala di laboratorio (TRL4) ed ha anche portato, come successivamente dettagliato, al deposito di un brevetto.
Su questo risultato, da un lato, la società è andata avanti, per un verso, – a livelli più avanzati di TRL – verso lo sviluppo di film di BNC, dall’altro lato, partendo dai risultati del processo sperimentato, si andrà ad avviare il presente progetto, che prevede nuove linee di investigazione, ricerca e sviluppo, particolarmente innovative.
Si evidenzia che la tecnologia utilizzata ha alle spalle un’ampia attività di R&S svolta in collaborazione con Università (CRIB – Università Federico II), Centri di ricerca del CNR (Istituto di Biostrutture e Bioimmagini; Istituto per i Polimeri, Compositi e Biomateriali; Istituto di Chimica Biomolecolare) che ha permesso di raggiungere un TRL 4 sul prodotto, permettendo di:
Standardizzare il processo di produzione della nanocellulosa batterica in relazione ad alcuni terreni di coltura
Identificare un set di batteri iper-produttivi che garantiscono risultati costanti e più veloci nella produzione di nanocellulosa
Ottenere una nanocellulosa batterica con una trama più fitta rispetto a prodotti comunemente utilizzati in cosmetica, nonché rispetto alla nanocellulosa vegetale
Ottenere risultati ottimali in termini di prestazioni e resistenza, capacità di idratazione e rilascio
Mettere a punto l’intero processo
Il BREVETTO
È stato così possibile arrivare a depositare un brevetto nazionale per il processo per la produzione di nanocellulosa (n. 102020000020923) e poi i1 settembre 2021 è stata depositata domanda di estensione PCT (PCT/IB2021/057986).
L’invenzione depositata ha per oggetto un processo per la preparazione di nanocellulosa batterica generata da un processo fermentativo attuato da organismi simbiotici, batteri e lieviti. Gli ambiti di impiego già individuati sono quelli della produzione tessile, preparazione di cosmetici, dispositivi medici, di sensori e di prodotti per l’edilizia.
Allo stato attuale della tecnologia si è pervenuti alla prototipazione dei processi di svoluppo della nanocellulosa batterica , con un processo di R&S riconducibile ai progetti di R&S Nu.Ma.Ter e Biomatrix che ha seguito i seguenti step:
- La standardizzazione di un set di formule di produzione e dei parametri di crescita della biocellulosa ha permesso di identificare una correlazione ideale tra alcuni frutti alla base del processo e la struttura del materiale finale,
- Fondamentale è stata anche la standardizzazione dei parametri di crescita e produzione:
- confronto in batch tra crescita in statico o in dinamico, le analisi strutturali hanno determinato la scelta della crescita del biofilm in statico in quanto conferisce alle nanofibre una migliore disposizione e compattazione;
- determinazione dei range di temperatura da mantenere costante durante tutto il processo affinche la formazione non sia compromessa;
- identificazione di pH ottimali per conferire il migliore ambiente di crescita per i microrganismi;
- scelta di ceppi di elezione che permettessero di ridurre i tempi di produzione, oltre a conferire un miglioramento nella disposizione delle maglie;
- ottimizzazione delle tecniche di estrazione dei principali nutrienti necessari per il processo produttivo, per ottenere un mix cocentrato di sole sostanze necessarie per la produzione del biopolimero exrtacellulare senza andare ad intaccare il metabolismo base dei microorganismi.
- Grazie al progetto di R&S Biomatrix (in fase di conclusione) è stato realizzato un impianto prototipale per la fase di sviluppo sperimentale della nanocellulosa, che ha visto anche la realizzazione di macchinari ad hoc per la crescita e il lavaggio/sterilizzazione del materiale. Attualmente le stazioni dell’impianto prototipale sono attive nel laboratorio della KforB sito in Villa Literno.
