M E H RE R E U T E N S I L - E L E M E N T E

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Utensils umfassend mehrere Utensil- Elemente mit den Verfahrensschritten Bereitstellen eines ersten Utensil-Elementes, wobei das erste Utensil-Element aus einem Hydrogel hergestellt wurde, Bereitstellen eines zweiten Utensil-Elementes, Bereitstellen eines Verbindungselementes und formschlüssiges und/oder kraftschlüssiges Verbinden des ersten Utensil-Elementes mit dem zweiten Utensil-Elementes mit Hilfe des Verbindungselementes. Weiterhin ist ein Vlies aus einem Hydrogel aus bakterieller Nanocellulose Gegenstand der Erfindung, das mit einem Gleitmittel beladen ist, sowie die Verwendung eines Hydrogels aus bakterieller Nanocellulose als Stimulationsutensil.

Es sind formstabile Hydrogele aus bakterieller Nanocellulose bekannt. Diese wird hergestellt durch Kultivieren eines geeigneten Bakterienstammes in einem wässrigen und sauer gepufferten Nährmedium, wobei sich während der zum Teil mehrwöchigen Kultivierung an der Grenzfläche zwischen Nährmedium und der Luft ein formstabiles Hydrogel bildet. Je nach Herstellungsverfahren erfüllen so hergestellte Hydrogele auch die Anforderungen an vegane Produkte. Im Folgenden werden diese formstabilen Hydrogele auch als "Nanocellulose-Gele" oder „BNC-Vliese“ bezeichnet.

Nanocellulose-Gele können durch ihre strukturelle Ähnlichkeit mit der menschlichen Haut, ihre gute Verträglichkeit mit dem menschlichen Organismus und ihr hohes Wasserrückhaltevermögen unter anderem als Massageschwamm, Waschlappen, Feuchttuch oder Schutzfilm eingesetzt werden. Nanocellulose-Gele können beladen und mit besonderen Eigenschaften (etwa Farbe, Geschmack, Duft, Oberflächenstruktur, Durchlässigkeit, Wirkstoffbeladung) ausgestattet werden. Außerdem ist die in-situ Modifizierung, also die Beeinflussung der Synthese im laufenden Kultivierungsprozess durch Hinzugabe unterschiedlicher Additive zum Nährmedium bekannt. Es ist ebenfalls bekannt, Biomaterialien auf Basis von bakterieller Nanocellulose nach dessen Synthese zu verändern (post- Modifizierung).

.Mikrobielle Polymere’ umfassen Polymere, welche durch einen Mikroorganismus produziert werden, beispielsweise Bakterien, Pilze oder Algen. Die Synthetisierung von Nanocellulose erfolgt bevorzugt durch Kultivierung von Mikrobenstämmen wie Gluconacetobacter, Enterobacter, Agrobacterium, Pseudomonas, und Rhizpobium. Zur Herstellung von Nanocellulose-Gelen eignet sich neben Gluctonacetobacter hansenii und Gluconacetobacter kombuchae besonders gut der Bakterienstamm Gluconacetobacter xylinus, welcher auch am umfassendsten in diesem Zusammenhang erforscht und dokumentiert ist. Das Nanocellulose- Gel wird dabei durch Mikroorganismen an der Grenzfläche zwischen Luft und einem D- Glucose-haltigen Nährmedium hergestellt. In unten erörterten alternativen Herstellungsverfahren stellt Saccharose in wässriger Lösung die Kohlenstoffquelle dar. Die Bakterien stoßen hierbei die Cellulose als Fibrillen aus, welche sich zu Fasern an der Grenzfläche zwischen Nährmedium und Luft zusammenlagern. So entsteht ein dreidimensional verflochtenes Faser-Netzwerk, das aus etwa 99% Wasser und 1% Nanocellulose besteht.

Durch die besonderen Materialeigenschaften dieses Biopolymers, eine ausgesprochen hohe Biokompatibilität, die strukturelle Ähnlichkeit zu körpereigenem Gewebe auf Proteinbasis, die Formenvielfalt und zahlreiche Modifizierungsmöglichkeiten wird es bereits eingesetzt in Pharmazie, Medizin, Kosmetik und Lebensmittelchemie. Bakterielle Nanocellulose ist unter den üblichen Bedingungen sterilisierbar, zeichnet sich durch einen hohen Wassergehalt und mechanische Stabilität aus, während die Oberfläche und Konsistenz als angenehm weich und besonders glatt beschrieben wird. So tritt sie etwa in der Kosmetik angereichert durch Wirkstoffe und Vitamine in Form von Gesichtsmasken in Erscheinung. In der Medizin werden Blutgefäße, Implantate und Wundverbände aus bakterieller Nanocellulose erforscht und eingesetzt.

Quellen: K.-Y. Lee, J.J. Blaker, A. Bismarck: Surface functionalisation of bacterial cellulose as the route to produce green polylactide nanocomposites with improved properties, Composites Science and Technology (2009),

D. Klemm, D. Schumann, F. Kramer, N. Heßler, M. Hornung, H.-P. Schmauder, S. Marsch: Nanocelluloses as Innovative Polymers in Research and Application. Advances in Polymer Science (2006), 205(Polysaccharides II).

H. Wang, F. Guan, X. Ma, S. Ren: Production and performance determination of modified bacterial cellulose, Shipin Keji (2009), (5), 28-31 ;

N. Hessler, D. Klemm: Alteration of bacterial nanocellulose structure by in situ modification using polyethylene glycol and carbohydrate additives, Cellulose (Dordrecht, Netherlands) (2009), 16(5), 899-910;

D. Klemm, D. Schumann, F. Kramer, N. Heßler, M. Hornung, H.-P. Schmauder, S. Marsch: Nanocelluloses as Innovative Polymers in Research and Application. Advances in Polymer Science (2006), 205(Polysaccharides II), 49-96 ;

M. Seifert: Modifizierung der Struktur von Bakteriencellulose durch die Zusammenstellung des Nährmediums bei der Kultivierung von Acetobacter xylinum.

Erfindungsgemäße Nanocellulose-Gele in Form von gereinigten Vliesen können zu Massage- Zwecken verwendet werden, finden Einsatz in der Physiotherapie, Heilpraxis, Osteopathie, Körpertherapie (auch als Kühl- oder Wärmekissen, Massagehilfe, Haptik-Stimulant) sowie in der Körperhygiene (Feuchttuch, Erfrischungstuch, probiotischer Waschlappen), zur Desinfektion (beladen mit Desinfektionsmitteln) als Stimulationshilfe oder Schutzfolie und aktiv zu medizinischen Zwecken. Außerdem kann ein Vlies aus Nanocellulose- als Massage- Handschuh, Waschlappen oder ein Mittel zur großflächigen Applikation von Kosmetikprodukten (Lotionen, Cremes, öle) verwendet werden. Es besteht ein verstärkter Bedarf an Nanocellulose-Gele die auch, aber nicht ausschließlich, durch einen Nutzer nach der Synthese der Gele individuell beladen werden können. Für diese post-Modifizierung ist ein unbeladenes Nanocellulose-Gel erforderlich. Das synthetisierte Hydrogel muss möglichst frei von bakteriellen Rückständen sein, die während der Synthese des Gels anhaften können oder in dem Fasernetzwerk zurückgehalten werden. Weitere insbesondere gesundheitsbedenkliche Verunreinigungen müssen ebenfalls zumindest unterhalb eines Grenzwertes liegen. Gleichzeitig ist während des Reinigungsvorgangs in Betracht zu ziehen, dass das Hydrogel ein organisches Material ist, der Reinigungsvorgang muss daher entsprechend schonend sein, um die gewünschten Eigenschaften zu erhalten. Utensilien aus künstlichen Polymeren werden in unterschiedlichsten Formen für die Stimulation eingesetzt (Vibratoren, Dildos, Masturbatoren, Puppen, Vaginalprothesen für Transsexuelle, Penisringe, mit Wasser befüllbare Plastikschläuche etc.) und millionenfach industriell hergestellt, finden nur selten in einen Recycling-Kreislauf zurück oder bieten wenig Möglichkeiten der Modifikation von Funktionen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Utensils bereitzustellen, das es ermöglicht, unterschiedliche Utensilien herzustellen, mit denen eine Stimulation unterschiedlicher Körperpartien möglich ist. Gleichzeitig soll das Verfahren schnell und einfach durchführbar sowie kostengünstig und umweltschonend sein.

Es ist ebenfalls Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Vlies aus einem Hydrogel aus bakterieller Nanocellulose bereitzustellen, mit dem unterschiedliche Utensilien zur Stimulation unterschiedlicher Körperpartien kombiniert werden und das weitestgehend frei von Fremdstoffen sowie schnell, kostengünstig und umweltschonend herstellbar ist.

Die Aufgabe wird mittels des Verfahrens zur Herstellung eines Utensils umfassend mehrere Utensil-Elemente gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.

Das Verfahren zur Herstellung eines Utensils weist vier Verfahrensschritte auf: Im ersten Verfahrensschritt wird ein erstes Utensil-Element bereitgestellt. Das erste Utensil-Element ist aus einem Hydrogel hergestellt. Im zweiten Verfahrensschritt wird ein zweites Utensil-Element bereitgestellt. Das zweite Utensil-Element kann ebenfalls aus einem Hydrogel hergestellt sein. Im Rahmen dieser Schrift werden formstabile Hydrogele aus bakterieller Nanocellulose auch als "Nanocellulose-Gele" oder „BNC-Vliese“ bezeichnet und synonym verwendet.

Es sind aber auch andere Ausführungen möglich, bei denen das zweite Utensil-Element z.B. aus einem Stoff, einem Kunststoff, einem Metall oder aus einer Kombination der genannten Materialien hergestellt ist. Im dritten Verfahrensschritt wird ein Verbindungselement bereitgestellt. Im vierten Verfahrensschritt wird eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Utensil-Element und zweiten Utensil-Element mittels des Verbindungselements hergestellt.

Formschlüssige Verbindungen entstehen durch das Ineinandergreifen von mindestens zwei Verbindungspartnern. Dadurch können sich die Verbindungspartner auch ohne oder bei unterbrochener Kraftübertragung nicht lösen. Stiftartige Verbindungselemente sind auch Nieten und Schrauben, wobei Schraubenverbindungen in der Regel sowohl form- als auch kraftschlüssig sind. Kraftschlüssige Verbindungen setzen eine Normal-Kraft auf die miteinander zu verbindenden Flächen voraus. Ihre gegenseitige Verschiebung ist verhindert, solange die durch die Haftreibung bewirkte Gegen-Kraft nicht überschritten wird. Durch die form- und kraftschlüssige Verbindung können Massage-Werkzeuge, Beutel, Gefäße wie Gläser, Flaschen oder Rohre hergestellt werden. Diese können formgebend und stabilisierend kombiniert werden oder zur Aufbewahrung dienen.

Das Utensil kann in entsprechender Ausführung auch die haptische und visuelle Wahrnehmung intensivieren, als Spielzeug, Haptik-Stimulant und Gleitmittel eingesetzt werden oder Schutz vor mechanischer Überbeanspruchung bieten.

Aus einem solide gewachsenen BNC-Block oder einer Membran unterschiedlicher Stärke können mit Hilfe von Schneide- und Fräsewerkzeugen (Messer, Scheren, Stanzen, Laser), 3D-Druckverfahren oder computergestützter Fermentation Formen modelliert werden, die durch rein organisches Wachstum in der Standkultivierung nicht entstehen würden. Eine solide BNC-Zylinderform etwa kann mit einer mittigen Bohrung oder Fräsung längst versehen werden, um ein stabilisierendes Element einzuführen und dem Utensil Stabilität und Standfestigkeit zu geben. Per Laser können BNC-Faserschichten nach der Kultivierung computergesteuert abgetragen werden, so entstehen neuartige Oberflächenstrukturen oder dreidimensionale Körper mit neuen Eigenschaften, wie etwa einem veränderten Reibungswiderstand oder zur Formung neuartiger Exoprothesen. Zur Modifizierung der Oberflächenstruktur können auch Press- und Stanzwerkzeuge eingesetzt werden. In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist das Verbindungselement ein Garn, ein Ring, eine Klammer, ein Gummi, ein Clip und/oder eine Niete. Das Verbindungselement kann je nach Einsatzzweck passend gewählt werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden mehrere Verbindungselemente zur Verbindung des ersten und des zweiten Utensil-Elementes verwendet. Durch eine

Kombination mehrerer Verbindungselemente wird eine besonders haltbare und eine dem Einsatzzweck passende Verbindung zwischen den Utensil-Elementen hergestellt.

In einerweiteren Ausbildung der Erfindung werden unterschiedliche Verbindungselemente zur Verbindung des ersten und des zweiten Utensil-Elementes verwendet. Durch eine

Kombination mehrerer auch unterschiedlicher Verbindungselemente wird eine besonders haltbare und eine dem Einsatzzweck passende Verbindung zwischen den Utensil-Elementen hergestellt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die aus einem Hydrogel hergestellten Utensil-Elemente durch ein Verfahren mit den Verfahrensschritten Bereitstellen und Beimpfen der zuckerhaltigen Lösung mit einem Bakterienstamm und Kultivieren der Lösung hergestellt. Im ersten Verfahrensschritt wird eine zuckerhaltige Lösung bereitgestellt. Als Kohlenstoffquelle kann Fructose oder Saccharose dienen, im einfachsten Falle Glucose in einem wässrigen und sauer gepufferten Nährmedium, wobei kristalline D-Glucose mit z.B. Natriumhydrogenphosphat und Zitronensäure mit einer Konzentration von 2 Gew.-% bis 20 Gew.-% in Wasser gelöst wird. Dabei stellt sich ein gepufferter pH-Wert im leicht sauren Bereich ein. Hiernach wird die zuckerhaltige Lösung mit einem Bakterienstamm geimpft. Die Synthetisierung von Nanocellulose-Gelen erfolgt bevorzugt mittels Mikrobenstämmen wie Gluconacetobacter, Enterobacter, Agrobacterium, Pseudomonas, und Rhizpobium. Zur Herstellung von Nanocellulose-Gelen eignet sich besonders der Bakterienstamm Gluconacetobacter xylinus, auch bekannt als Komagataeibacter xylinus. Mögliche Bakterienstämme sind außerdem Gluconacetobacter kombuchae, Komagataeibacter hansenii, Gluconobacter oxydans, Saccharomyces ludwigii, Saccharomyces apiculatus sowie Saccharomyces cerevisiae. Im nächsten Verfahrensschritt wird die Lösung kultiviert, d.h. Bedingungen geschaffen und aufrechterhalten, die eine Verstoffwechselung der Nährstoffe durch die Bakterien gewährleisten. Die Kultivierung erfolgt in dem Zeitintervall von 2 bis 25 Tagen. Das formstabile Hydrogel wird dabei durch Mikroorganismen an der Grenzfläche zwischen Luft und dem Nährmedium hergestellt. Die Bakterien stoßen hierbei die Cellulose als Fibrillen aus, welche sich zu Fasern an der Grenzfläche zwischen Nährmedium und Luft zusammenlagern. So entsteht ein dreidimensional verflochtenes Faser-Netzwerk, das aus etwa 99% Wasser und 1% Nanocellulose besteht. Im letzten Verfahrensschritt wird das durch die Kultivierung entstandene Hydrogel gewaschen, um einen gesundheitlich unbedenklichen Grad an Reinheit zu erreichen.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird das durch die Kultivierung entstandene Hydrogel gewaschen. Bei der Aufzucht von bakterieller Nanocellulose kommt es je nach Herstellungsverfahren mit unterschiedlichen Kulturmedien und Bakterienstämmen zu Verunreinigungen, denen mit einem Prozessschritt der Purifikation nach der Kultivierung Rechnung getragen wird. Ein derartiger Verfahrensschritt ist nötig, um die bakterielle Nanocellulose als Vlies, Werkstoff, gestaltetes Objekt oder beladbaren Träger zur Verwendung auf der Haut zu nutzen.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird das durch die Kultivierung entstandene Hydrogel in einer Lauge mit einem Gehalt von 5 Gew.-% bis 50 Gew.-% bei 37 °C bis 142 °C für 5 min bis 400 min gewaschen, wobei die Lauge eine 5 Gew.-% bis 50 Gew.-%ige Natronlauge ist. Bevorzugt beträgt das Temperaturintervall für den Reinigungsvorgang 90 °C bis 142 °C, besonders bevorzugt 100 °C bis 142 °C. Die Dauer des Waschvorgangs beträgt bevorzugt 60 min bis 400 min, besonders bevorzugt 120 min bis 400 min. Die durch dieses erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Hydrogele sind durch ihre Oberflächenstruktur sehr gut abwaschbar und besonders in ihrer synthetisierten Reinform unempfindlich gegenüber Reinigungsmitteln, welche auch an der Haut verwendet werden (Seife, Spülmittel etc.). Die Hydrogele lassen sich in Wasser abkochen oder mit Heißdampf oder per Elektron- Beam sterilisieren sowie sich auch in der Spülmaschine ohne Deformation reinigen. Sie sind damit wiederverwendbar, und die Hydrogele im Falle der fachgerechten Entsorgung biologisch vollständig abbaubar.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird im Anschluss an den Waschvorgang eine ggf. mehrmalige Spülung mit destilliertem Wasser für 30-120 Minuten bei 80°C und eine Sterilisation des Hydrogels durchgeführt. Der Reinigungsvorgang kann optional mit einer Sterilisation abgeschlossen werden, um andere Mikroorganismen abzutöten und eine möglichst lange Haltbarkeit in der Verpackung zu gewährleisten. Die Sterilisation kann in einem Autoklav erfolgen oder per E-Beam-Verfahren. Die Elektronenstrahl-Sterilisation (E- Beam-Verfahren) beruht auf der Durchdringung der zu sterilisierenden Produkte inklusive der Verpackung durch hochenergetische Elektronen, die eine ionisierende und damit keimabtötende Wirkung haben. Die Sterilisation von medizinischen Artikeln durch E-Beam ist eines der effizientesten und sichersten Verfahren, da nicht nur jegliche Form von Bakterien, sondern auch Viren, Sporen und NDA-Fragmente biologisch unwirksam gemacht werden. Eine Waschung mittels Natronlauge in Konzentration und Dauer auf Stärke und Beschaffenheit des Hydrogels abgestimmt, bewirkt, dass das Hydrogel in seiner Zellstruktur flexibler, weicher und anschmiegsamer ist, ohne dass Stabilität und Wasserrückhaltevermögen maßgeblich für seinen Zweck verringert wird. NaOH kann in unterschiedlicher Konzentration (0,1 -m bis 1 -molar) eingesetzt werden, um die Bakterienstämme zu inaktivieren und bei der Fermentation entstandene Endotoxine und andere Fremdstoffe des Nährmediums herauszuwaschen. Die Sterilisation durch Auskochen und der Sterilisation durch Dampfdruck oder E-Beam kann auch genutzt werden, um den Lebenszyklus der widerstandsfähigen Hydrogele in ihrer finalen Produktform entscheidend zu verlängern und sie zur Wiederverwendung vorzubereiten. Wirkstoffbeladene oder verunreinigte Hydrogele können so für die erneute Verwendung auf der Haut aufbereitet werden und sind bei sachgemäßer Verwendung vielfach verwendbar. Einlagerungen und unerwünschte Bakterien können so herausgewaschen werden, um sicher zu gehen, dass das Hydrogel vor der erneuten Benutzung frei von Keimen und Verunreinigungen ist. Der pH-Wert eines Hydrogels lässt sich so beeinflussen und in einen für die Haut erwünschten Bereich einstellen. In einerweiteren Gestaltung der Erfindung ist das Utensil ein Stimulations-Utensil. Das Utensil dient z.B. zur Hydrierung oder Lubrikation der Haut, der Kühlung oder Erwärmung bestimmter Körperpartien, der Versorgung der Haut mit Wirkstoffen und dem Schutz der Haut vor unerwünschtem Kontakt, etwa mit Bakterien, Viren, Schadstoffen, Mikroplastik oder dermatologisch bedenklichen Materialien. Auch Gegenstände und Oberflächen können mit einem entsprechend präparierten Feuchttuch aus bakterieller Nanocellulose (etwa beladen mit Desinfektionsmittel) schonend gereinigt werden.

Die Aufgabe wird ebenfalls mittels des Vlieses aus bakterieller Nanocellulose mit einem Cellulosegehalt von mehr als 0,5 Gew.% gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind ebenfalls in den Unteransprüchen dargelegt.

Das erfindungsgemäße formstabile Hydrogel aus bakterieller Nanocellulose weist einen Cellulosegehalt von mehr als 0,5 Gew.-% auf. Das Vlies weist eine Faserlänge von 5 pm bis 15 mm, Bevorzugt weist das Vlies eine Faserlänge von 10 pm bis 10 mm, besonders bevorzugt 50 pm bis 5 mm und ganz besonders bevorzugt von 100 pm bis 1 mm auf. Der Durchmesser der Fasern beträgt 60 ± 15 nm, die Dichte des Vlieses beträgt 1-1 ,5 g/cm ³ .

Erfindungsgemäß ist das Vlies mit einem Gleitmittel beladen. Ein Gleitmittel wird für das Einführen von Sonden, Endoskopen oder Ultraschallköpfen in den Körper durch natürliche Öffnungen genutzt, um Hautirritationen möglichst gering zu halten. Beispiele sind das Einführen von Magensonden, Wendltuben, Blasenkathetern, Endotrachealtuben bei der Intubation oder bei der Rektoskopie. Häufig enthalten medizinische Gleitmittel einen Zusatz an einem Desinfektionsmittel, da gerade Schleimhäute sehr schmerzempfindlich sind, aber gleichzeitig auch das Medikament schnell resorbieren. Auch auf den empfindlichen Schleimhäuten der äußeren Geschlechtsorgane dienen Gleitmittel der Verminderung der Reibung. Gleitmittel können eine zu geringe natürliche Lubrikation ausgleichen. Sie befeuchten trockene Schleimhaut, verhindern damit Schmerzen oder werden lediglich zur Bereicherung des Liebeslebens verwendet. Gleitmittel, die nicht auf Wasser basieren, können Kunststoff-Utensilien oder zur Empfängnisverhütung verwendete Kondome beschädigen. Diese werden üblicherweise aus Naturkautschuk-Latex hergestellt und können daher bei Kontakt mit organischen Ölen, Silikonen und fetthaltigen Lotionen reagieren und dadurch reißen oder zumindest für Viren durchlässig werden. Im Fall der Kondome ist Schutz vor Schwangerschaft oder sexuell übertragbaren Krankheiten in so einem Fall nicht mehr gewährleistet. Das erfindungsgemäße Vlies sowie ein daraus hergestelltes Utensil ist gegenüber einem derartigen Gleitmittel beständig und daher in der Anwendung sicher.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung weist das Vlies einen Wassergehalt zwischen 80 Gew.-% und 99,5 Gew.-% auf. So kann mit etwa 99% Gewichtsanteil eine sehr große Menge Wasser aufgenommen werden und ein formstabiles Hydrogel mit hohem Wasserrückhaltevermögen entstehen. Unter entsprechenden Bedingungen gewachsen, erhält die bakteriell synthetisierte Nanocellulose so einen hohen Grad an Reinheit, einen hohen Polymerisationsgrad (2000-8000) und einen hohen Kristallinitätsgrad (60-90%). Damit ergeben sich außergewöhnliche Materialeigenschaften wie etwa die hohe chemische und thermische Stabilität, Biokompatibilität sowie eine hohe mechanische Stabilität und Zugfestigkeit.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Gleitmittel ein Schmierstoff. Der Schmierstoff dient zur Verminderung der Reibung zwischen Vlies und Haut bzw. Schleimhäuten unterschiedlicher Körperpartien.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Gleitmittel eine ölhaltige, fetthaltige, fettfreie und/oder silikonhaltige Substanz. Das erfindungsgemäße Vlies ist gegenüber den üblicherweise verwendeten Gleitmitteln chemisch resistent und kann daher mit einer Vielzahl an Gleitmitteln beladen werden.

In einerweiteren Ausführung der Erfindung ist das Gleitmittel Glycerin. Glycerin ist ein vielfach verwendeter Bestandteil von Gleitgelen, preiswert und leicht verfügbar. Gleichzeitig ist es für den Organismus ungefährlich, für die Haut unbedenklich und als Bestandteil von z.B. Kosmetika wie Cremes weit verbreitet.

In einer weiteren Gestaltung der Erfindung liegt das Gleitmittel in dem Vlies als eine wasserhaltige Emulsion vor. Das Vlies aus bakterieller Nanocellulose kann ab Werk oder in Heimanwendung mit einer (3 Gew.-%igen) Glycerin-Lösung vorbehandelt werden (eingelegt) und erreicht durch verschiedene bekannte Trocknungsverfahren (etwa Lufttrocknung, Sprühtrocknung, Gefriertrocknung, Ofentrocknung) eine Gewichtsreduktion auf 3-12% der ursprünglichen hydrierten Form. Beim erneuten Aufquellen in Wasser oder wässriger Lösung nimmt das Hydrogel so wieder bis zu 90% der ursprünglichen Flüssigkeitsmenge auf und ist durch sein Nanofaser-Netzwerk mit hohem Wasserrückhaltevermögen im Stande, diese Flüssigkeit zu binden.

Nach einer Vorbehandlung, etwa dem Einlegen in Glycerin (1-10% in wässriger Lösung) lässt sich eine schonende Trocknung realisieren, so dass die BNC in Wasser oder Zusatzstoffen in wässriger Lösung aufgequollen werden kann und wiederholt große Teile ihrer ursprünglichen mechanischen Eigenschaften annehmen kann.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist das Vlies nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 hergestellt. Die Synthetisierung von Nanocellulose erfolgt bevorzugt durch Kultivierung von Mikrobenstämmen wie Gluconacetobacter, Enterobacter, Agrobacterium, Pseudomonas, und Rhizpobium. Zur Herstellung von formstabilen Nanocellulose-Gelen eignet sich neben Gluctonacetobacter hansenii und Gluconacetobacter kombuchae besonders gut der Bakterienstamm Gluconacetobacter xylinus, welcher auch am umfassendsten in diesem Zusammenhang erforscht und dokumentiert ist. Das Hydrogel wird dabei durch Mikroorganismen an der Grenzfläche zwischen Luft und einem zuckerhaltigen Nährmedium hergestellt. Die Bakterien stoßen hierbei die Cellulose als Fibrillen aus, welche sich zu Fasern an der Grenzfläche zwischen Nährmedium und Luft zusammenlagern. So entsteht ein dreidimensional verflochtenes Faser-Netzwerk, das aus etwa 99% Wasser und 1% Nanocellulose besteht. Chemisch betrachtet ist bakteriell synthetisierte Nanocellulose (BNC) identisch mit pflanzlicher Cellulose, unterscheidet sich jedoch aufgrund des spezifischen Biosynthese-Prozesses maßgeblich. BNC hat typischerweise einen Faserdurchmesser von etwa 40 - 60 nm, dies entspricht einem Hundertstel des Faserdurchmessers einer pflanzlichen Zellstoff- oder Baumwoll-Faser. Faserdurchmesser können sich je Herstellungsverfahren auch im Bereich von 20-100 nm bewegen.

So entsteht ein nanostrukturiertes Netzwerk mit großer spezifischer Oberfläche (60 - 100 m ^z /g), welches eine intensive Wechselwirkung mit dessen Umgebung erlaubt. So kann mit etwa 99% Gewichtsanteil eine sehr große Menge Wasser aufgenommen werden und ein formstabiles Hydrogel mit hohem Wasserrückhaltevermögen entstehen. Unter entsprechenden Bedingungen gewachsen, erhält die bakteriell synthetisierte Nanocellulose so einen hohen Grad an Reinheit.

Die Aufgabe wird ebenfalls mittels der Verwendung eines Hydrogels aus bakterieller Nanocellulose als Stimulations-Utensil gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind ebenfalls in den Unteransprüchen dargelegt.

Das Hydrogel aus bakterieller Nanocellulose wird erfindungsgemäß als Stimulations-Utensil benutzt. Das Utensil dient z.B. zur Hydrierung oder Lubrikation der Haut, die Kühlung oder Erwärmung bestimmter Körperpartien, die Versorgung der Haut mit Wirkstoffen und der Schutz der Haut vor unerwünschtem Kontakt, etwa mit Bakterien, Viren, Schadstoffen, Mikroplastik oder dermatologisch bedenklichen Materialien.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist das Hydrogel aus bakterieller Nanocellulose durch ein Verfahren mit den Verfahrensschritten Bereitstellen und Beimpfen der zuckerhaltigen Lösung mit einem Bakterienstamm und Kultivieren der Lösung hergestellt. Im ersten Verfahrensschritt wird eine zuckerhaltige Lösung bereitgestellt. Als Kohlenstoffquelle kann Fructose oder Saccharose dienen, im einfachsten Falle Glucose in einem wässrigen und sauer gepufferten Nährmedium, wobei kristalline D-Glucose mit z.B. Natriumhydrogenphosphat und Zitronensäure mit einer Konzentration von 2 Gew.-% bis 20 Gew.-% in Wasser gelöst wird. Dabei stellt sich ein gepufferter pH-Wert im leicht sauren Bereich ein. Hiernach wird die zuckerhaltige Lösung mit einem Bakterienstamm beimpft. Die Synthetisierung von Nanocellulose-Gelen erfolgt bevorzugt mittels Mikrobenstämmen wie Gluconacetobacter, Enterobacter, Agrobacterium, Pseudomonas, und Rhizpobium. Zur Herstellung von Nanocellulose-Gelen eignet sich besonders der Bakterienstamm Gluconacetobacter xylinus, auch bekannt als Komagataeibacter xylinus. Mögliche Bakterienstämme sind außerdem Gluconacetobacter kombuchae, Komagataeibacter hansenii, Gluconobacter oxydans, Saccharomyces ludwigii, Saccharomyces apiculatus sowie Saccharomyces cerevisiae. Im nächsten Verfahrensschritt wird die Lösung kultiviert, d.h. Bedingungen geschaffen und aufrechterhalten, die eine Verstoffwechselung der Nährstoffe durch die Bakterien gewährleisten. Die Kultivierung erfolgt in dem Zeitintervall von 2 bis 25 Tagen. Das formstabile Hydrogel wird dabei durch Mikroorganismen an der Grenzfläche zwischen Luft und dem Nährmedium hergestellt. Die Bakterien stoßen hierbei die Cellulose als Fibrillen aus, welche sich zu Fasern an der Grenzfläche zwischen Nährmedium und Luft zusammenlagern. So entsteht ein dreidimensional verflochtenes Faser-Netzwerk, das aus etwa 99% Wasser und 1% Nanocellulose besteht. Im letzten Verfahrensschritt wird das durch die Kultivierung entstandene Hydrogel gewaschen, um einen gesundheitlich unbedenklichen Grad an Reinheit zu erreichen.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird das Hydrogel zur haptischen Stimulation verwendet. Das Hydrogel kann die haptische und visuelle Wahrnehmung intensivieren, als Spielzeug, Haptik-Stimulant und Gleitmittel eingesetzt werden oder auch Schutz vor mechanischer Überbeanspruchung bieten.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das Hydrogel zur Körper- und/oder Physiotherapie oder immersiven Simulation verwendet. Beispiele sind Hydrierung oder Lubrikation der Haut, die Kühlung oder Erwärmung bestimmter Körperpartien, die Versorgung der Haut mit Wirkstoffen und der Schutz der Haut vor unerwünschtem Kontakt, etwa mit Bakterien, Viren, Schadstoffen, Mikroplastik oder dermatologisch bedenklichen Materialien.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird das Hydrogel als Stimulations-Utensil, Waschlappen, Feuchttuch und/oder Massage-Utensil verwendet. Als Trägersystem in der Kosmetik (wirkstoffgetränkte Tuchmasken, Gesichtsauflagen) und in der Medizin (Wundverbände, Wundpflaster) bereits als Einwegprodukte in zumeist Aluminium-Verpackungen im Einsatz, zielen nun die neuartigen Anwendungen von bakterieller Nanocellulose auf Wiederverwendbarkeit, die Reduktion von Verpackungsmüll und Transportwegen, individualisierbare Anwendungsszenarien (DIY Kosmetik) und Haushalt (Hygiene, Feuchtücher, Desinfektionstücher, medizinische Selbstversorgung). Der Einsatz von nicht- allergenen, organischen, biologisch abbaubaren Polymeren als Alternative zu bestimmten Latex- oder Erdöl-basierten Produkten kann mit dieser Technologie ressourcenschonend und klimaneutral gestaltet werden und bietet größtmögliche Kompatibilität für Allergiker und empfindliche Hauttypen.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist das Vlies nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 hergestellt.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Hydrogel ein Vlies nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 15.

Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Utensils sowie des erfindungsgemäßen Vlieses aus einem Hydrogel sind in den Zeichnungen schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 a: Draufsicht einer In-situ-Schablone

Fig. 1 b: Draufsicht einer weiteren In-situ-Schablone

Fig. 1 c: Draufsicht einer weiteren In-situ-Schablone

Fig. 1 d: Draufsicht einer weiteren In-situ-Schablone

Fig. 1 e: Draufsicht einer weiteren In-situ-Schablone

Fig. 2 a: Draufsicht eines Utensils

Fig. 2 b: Draufsicht eines Utensils, Oberseite

Fig. 2 c: Draufsicht eines Utensils, Unterseite

Fig. 3 a: Draufsicht eines weiteren Utensils, Oberseite Fig. 3 b: Draufsicht eines weiteren Utensils, Unterseite Fig. 4 Draufsicht eines weiteren Utensils Fig. 5: Draufsicht eines weiteren Utensils Fig. 6 a: Kultivierungsgefäß Fig. 6 b: Draufsicht einer In-situ-Schablone Fig. 6 c: Draufsicht einer weiteren In-situ-Schablone Fig. 7: Verfahren zur Herstellung eines Utensil-Elements aus bakterieller Nanocellulose Fig. 8 a: Zylindrisches BNC-Objekte Fig. 8 b: Zylindrisches BNC-Objekt mit einem Fixierungselement Fig. 8 c: Zylindrisches BNC-Objekt mit zwei Fixierungselementen Fig. 9 a: Verpackung eines zylindrischen BNC-Objektes, Schraubglas verschlossen Fig. 9 b: Verpackung eines zylindrischen BNC-Objektes, Schraubglas geöffnet Fig. 9 c: Verbindung von Verpackung mit BNC-Objekte als Ummantelung mit Hilfe eines elastischen Verbindungselementes zur Fixierung

Fig. 10 a: Verpackung eines weiteren zylindrischen BNC-Objektes, unverpackt Fig. 10 b: Kombination von Verpackung und zylindrischem BNC-Objekt Fig. 10 c: Fixierung eines zylindrischen BNC-Objektes an der Verpackung Fig. 11 a: weiteres zylindrisches BNC-Objekt, unverpackt Fig. 11 b: Kombination von Verpackung und zylindrischem BNC-Objekt, Ummantelung Fig. 11 c: weiteres zylindrisches BNC-Objekt fixiert an Verpackung, verstürzt Fig. 12 a: Formgebender Zylinder Fig. 12 b: Formgebender Zylinder zur Aufnahme eines BNC-Objektes Fig. 12 c: Formgebender Zylinder mit BNC-Inlay Fig. 12 d: Formgebender Zylinder mit fixierten BNC-Elementen Fig. 13 a: Draufsicht eines weiteren zylindrischen BNC-Objektes Fig. 13 b: Draufsicht eines weiteren zylindrischen BNC-Objektes Fig. 13 c: Draufsicht eines weiteren zylindrischen BNC-Objektes Fig. 13 d: Draufsicht eines weiteren zylindrischen BNC-Objektes

Fig. 1 zeigt unterschiedliche Ausführungsformen von In-situ-Schablonen 31 zur Herstellung eines Utensil-Elements 10. Die Schablonen 31 können unterschiedliche Formen aufweisen, hier z.B. eine quadratische (Fig. 1 a), eine kreisförmige (Fig. 1 b) oder eine rechteckige (Fig. 1 c), eine rautenförmige (Fig. 1 d) oder eine dreieckige (Fig. 1 e) Form. Weitere Formen sind denkbar. Die Schablonen 31 weisen die Aussparung 32 auf, in der das Hydrogel kultiviert. Das Hydrogel wird dabei durch Mikroorganismen an der Grenzfläche zwischen Luft und einem zuckerhaltigen Nährmedium hergestellt. Die Bakterien stoßen hierbei die Cellulose als Fibrillen aus, welche sich zu Fasern an der Grenzfläche zwischen Nährmedium und Luft zusammenlagern. So entsteht ein dreidimensional verflochtenes Faser-Netzwerk, das aus etwa 99% Wasser und 1% Nanocellulose besteht.

Die Schablonen 31 können auch Stanz- oder Schnittformen 31 sein. Aus einem solide gewachsenen Block oder einer dünnen Membran eines Hydrogels können mit Hilfe von Schneide- und Fräsewerkzeugen (Messer, Scheren, Stanzen, Laser, Lochpfeifen) oder 3D- Druckverfahren auch Formen modelliert werden, die durch rein organisches Wachstum nicht entstehen würden. Hiermit ergeben sich eine Vielzahl weiterer Bauteile im modularen System. Das aus dem Hydrogel mittels der Stanz- oder Schnittform 31 gestanzte bzw. geschnittene Vlies weist die gleiche Form wie ein mittels der entsprechenden Schablone 31 kultivierte Vlies aus Hydrogel auf.

Ein mögliches Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Utensils 1 zeigt Fig. 2. Das Utensil 1 ist ein Wasch- und Massagehandschuh, der als Fäustling ausgeführt ist. Das Utensil 1 weist ein erstes Utensil-Element 10 sowie ein zweites Utensil-Element 20 auf (Fig. 2 a). In diesem Ausführungsbeispiel sind beide Utensil-Elemente 10, 20 aus einem Hydrogel hergestellt. Es ist auch möglich, dass nur ein Utensil-Element 10 aus einem Hydrogel hergestellt ist, das zweite Utensil-Element kann z.B. aus einem Baumwollstoff hergestellt sein. Beide Utensil-Elemente 10, 20 werden in zwei Schichten (Fig 2 b, c) gelegt und entlang der Nähte 25 vernäht und verstürzt oder verpresst.

Fig. 3 zeigt ein weiteres mögliches Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Utensils 1. Das Utensil 1 ist ebenfalls ein Handschuh, der als Feuchthandschuh mit Fingerform ausgeführt ist. Das Utensil 1 weist ein erstes Utensil-Element 10 sowie ein zweites Utensil-Element 20 auf (Fig. 3 a, b). In diesem Ausführungsbeispiel sind beide Utensil-Elemente 10, 20 aus einem Hydrogel hergestellt und zugeschnitten. Beide Utensil-Elemente 10, 20 werden ebenfalls in zwei Schichten gelegt und entlang der Nähte 25 vernäht und verstürzt oder verpresst.

Weitere Ausführungsbeispiele von in zwei Schichten gelegten und vernähten und verstürzten oderverpressten Utensilien 1 zeigen Fig. 4 und Fig. 5. Die Utensilien 1 weisen ebenfalls jeweils ein erstes Utensil-Element 10 sowie ein zweites Utensil-Element 20 auf. Zusammengeführt weisen die Utensilien 1 einen Waschlappen bzw. Schlauchform auf. Das zweite Utensil- Element 20 ist bevorzugt mit wasserfesten, leicht elastischen Polyester- oder Nylon-Garnen 25 vernäht. Das Vernähen ist sowohl im never-dried Zustand der Nanocellulose wie auch in trockener Form zur späteren Aufquellung möglich.

Die auf unterschiedlichen Wegen hergestellten und purifizierten Hydrogele 100 aus mikrobiellen Polymeren kommen erfindungsgemäß bevorzugt in folgenden Anwendungen zum Einsatz und können einzeln, im Behältnis oder in einem modularen System vermarktet werden: Als Feuchttuch oder Schutzfilm hat das Vlies bei einer Größe von 120-300mm x 120- 300mm und einer Stärke von 0,1 -3mm ein Abtropfgewicht von 10-270g. Der Waschlappen oder auch Massageschwamm hat bei einer Größe von 120-180 mm x 120-180 mm und einer Stärke von 3-10 mm ein Abtropfgewicht von 60-250 g. Beide Formate (mit abgerundeten Ecken, rund, oval oder rechtwinklig gewachsen bzw. zugeschnitten) können mit einem Glasoder Kunststoffzylinder kombiniert werden, welcher mit Warmwasser oder Hautpflegemitteln befüllt werden kann.

Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kultivierungsgefäßes 30 (Fig. 6 a) mit dazu passend geformten In-situ-Schablonen 31 (Fig. 6 b, 6 c) für die Herstellung eines ersten Utensil- Elements 10 und/oder zweiten Utensil-Elements 20 aus Hydrogel. Das Kultivierungsgefäß 30 ist bevorzugt aus Glas oder einem lebensmittelechten Kunststoff hergestellt. Die Schablonen 31 entsprechen den Schablonen 31 aus dem ersten Ausführungsbeispiel (s. Fig. 1). Die Schablonen 31 können unterschiedliche Formen aufweisen zur Herstellung eines ersten Utensil-Elements 10 und/oder zweiten Utensil-Elements 20. Mittels der Schablone 31 dargestellt in Fig. 6 b werden ein erstes Utensil-Element 10 und ein zweites Utensil-Element 20 in Handschuhform hergestellt. Mittels der Schablone dargestellt in Fig. 6 c werden kreisförmige Utensil-Elemente 10, 20 hergestellt z.B. für Brustwarzenschoner. Die Abmessungen der Schablonen 31 sind derart, dass die Schablonen 31 parallel zur Grundfläche des Kultivierungsgefäß 30 in dem Kultivierungsgefäß 30 angeordnet werden können.

Die Schablone 31 kann die finale Form eines Utensil-Elements 10, 20 vorgeben oder einzelne Bauteile für ein bestimmtes Design komplexerer Modelle in einem modularen System. Durch entsprechende Vorrichtungen können mit dem beschriebenen Verfahren auch Zylinder, schlauchartige Überzüge, Gliedmaßen und Bauteile gestaltet werden. Vorteil gegenüber Stanz- und Schneideverfahren durch Messer, Scheren oder Laser ist hier die Vermeidung von Verschnitt und damit eine effiziente Verwertung der eingesetzten Rohstoffe.

Ein Ausführungsbeispiel der Herstellung eines Utensil-Elements 10, 20 zeigt Fig. 7. Zum Einsatz kommt hier insbesondere purifizierte bakterielle Nanocellulose hergestellt nach verschiedenen Verfahren, etwa der bekannten Hestrin-Schramm-Methode, auf der Basis von Kokosnuss, Essigsäure mit Gluconacetobacter xylinus, Cynobakterien („Blaualgen“), so wie auch einer Variante aus Cannabis-Tee und Kombucha Kultur. Die Synthese von bakterieller Nanocellulose kann mit unterschiedlichen Rohstoffen, insbesondere verschiedener Kohlenstoffquellen in der Fermentation organisiert werden und so auf die lokale Verfügbarkeit von Ressourcen abgestimmt werden.

Die Synthetisierung von Nanocellulose erfolgt bevorzugt durch Kultivierung von Mikrobenstämmen wie Gluconacetobacter, Enterobacter, Agrobacterium, Pseudomonas, und Rhizpobium. Die Bakterien werden in der im Kultivierungsgefäß 30 befindlichen Nährstofflösung 33 kultiviert, ggf. durch weitere Wirk- oder Nährstoffe 34 ergänzt und können im Container 50 aufbewahrt werden für die spätere Beimpfung eines Nährmediums. Sie können mit Nähr- und Zusatzstoffen in Wasser gemischt werden und setzen so eine erneute Fermentation in Gang.

Alternativ oder zusätzlich können aus der dünnen Membran des so hergestellten BNC-Vlieses mit Hilfe von Stanz- oder Schnittformen 31 mittels Schneide- und Fräsewerkzeugen auch Formen gestanzt bzw. gefräst werden. Das Vlies weist dann eine der Stanz- oder Schnittformen 31 entsprechende Form auf.

Zur Herstellung von formstabilen Nanocellulose-Gelen eignet sich neben Gluctonacetobacter hansenii und Gluconacetobacter kombuchae besonders gut der Bakterienstamm Gluconacetobacter xylinus, welcher auch am umfassendsten in diesem Zusammenhang erforscht und dokumentiert ist. Das Hydrogel 100 wird dabei durch Mikroorganismen an der Grenzfläche zwischen Luft und einem zuckerhaltigen Nährmedium hergestellt. Die Bakterien stoßen hierbei die Cellulose als Fibrillen aus, welche sich zu Fasern an der Grenzfläche zwischen Nährmedium und Luft zusammenlagern. So entsteht ein dreidimensional verflochtenes Faser-Netzwerk, das aus etwa 99% Wasser und 1% Nanocellulose besteht. Die Form des Utensil-Elements 10, 20 wird durch die Schablone 31 und deren Öffnungen 32 vorgegeben.

Im Gegensatz zur basischen Reinigung oder Beladung mittels einer Beimpfungs-Substanz 33 mit Wirkstoffen 34 (wie z.B. Aloe Vera, Hyaluronsäure, Schwarztee), kann eine saure Beladung mit probiotischen Bakterienkulturen erwünscht sein und dem Hydrogel 100 besondere Eigenschaften verleihen, etwa in der Behandlung von bestimmten Pilzerkrankungen (mit Milchsäure und Milchsäurebakterien), Schuppenflechte oder als Träger einer bestimmten Bakterienkultur zur Aufzucht von bakterieller Nanocellulose.

Chemisch betrachtet ist bakteriell synthetisierte Nanocellulose (BNC) identisch mit pflanzlicher Cellulose, unterscheidet sich jedoch aufgrund des spezifischen Biosynthese-Prozesses maßgeblich. BNC hat typischerweise einen Faserdurchmesser von etwa 40 - 60 nm, dies entspricht einem Hundertstel des Faserdurchmessers einer pflanzlichen Zellstoff- oder Baumwoll-Faser. Faserdurchmesser können sich je Herstellungsverfahren auch im Bereich von 20-100 nm bewegen. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Vliese und Utensilien 1 weisen Fasern mit einem Durchmesser von 10 nm bis 150 nm, bevorzugt einen Durchmesser von 25 nm bis 90 nm, besonders bevorzugt einen Durchmesser von 50 bis 70 nm auf. Die Fasern der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Vliese und Utensilien 1 weisen eine Länge von 100 mih bis 1 mm auf, die Dichte des Vlieses beträgt 1-1 ,5 g/cm ³ . Üblicherweise beträgt die Faserlänge der Vliese 5 pm bis 15 mm.

Eine Waschung mittels Natronlauge in Konzentration und Dauer auf Stärke und Beschaffenheit des Hydrogels 100 abgestimmt bewirkt, dass das Hydrogel 100 in seiner Zellstruktur flexibler, weicher und anschmiegsamer ist, ohne dass Stabilität und Wasserrückhaltevermögen maßgeblich für seinen Zweck verringert wird. NaOH kann in unterschiedlicher Konzentration (0,1 -m bis 1 -molar) eingesetzt werden, um die Bakterienstämme zu inaktivieren und bei der Fermentation entstandene Entoxine und andere Fremdstoffe des Nährmediums herauszuwaschen.

Einlagerungen und unerwünschte Bakterien können so herausgewaschen werden, um sicher zu gehen, dass das Hydrogel 100 vor der erneuten Benutzung frei von Keimen und Verunreinigungen ist. Der pH-Wert eines Hydrogels 100 lässt sich so beeinflussen und in einen für die Haut erwünschten Bereich einstellen.

Das Herstellungsverfahren des Utensil-Elements 10, 20 beinhaltet weiterhin optional folgende Schritte: Auflösen in einem Gefäß mit einem ebenen Boden von kristalliner Glucose mit einer Konzentration von 2 Gew.-% bis 20 Gew.-%, Natriumhydrogenphosphat und Zitronensäure in Wasser, wobei sich ein gepufferter pH-Wert zwischen pH 4 bis pH 7 ausbildet, Einbringen einer trockenen Mischung aus Pepton und eines Hefextraktes mit je einer Konzentration zwischen 0,1 Gew.-% und 5 Gew.-% in die gepufferte, wässrige Lösung, Rühren der Lösung, bis sich das Pepton vollständig gelöst hat und das Hefeextrakt vollkommen suspendiert ist. Sterilisation durch Autoklavieren bei 121°C für 20 Minuten. Beimpfen mit Bakterienstamm Gluconacetobacter xylinus, Kultivieren der Lösung zwischen 2 Tagen und 25 Tagen, bis sich an der Grenzfläche von Nährmedium zur Luft ein Hydrogel 100 bildet, Dekantieren der wässrigen Lösung, Waschen des Hydrogels, Purifikation und anschließendes optionales Einlegen des Hydrogels 100 in eine wässrige Lösung aufweisend Färb-, Geschmacks-, Duft- und Wirkstoffen zwischen 30 Minuten und 30 Tagen, und schließlich Sterilisieren durch Heißdampf oder E-Beam. Ein Ausführungsbeispiel eines zylindrischen BNC-Objektes zeigt Fig. 8. Das BNC-Objekt weist das Hydrogel 100 auf, ist gerollt ausgeführt (Fig. 8 a) und wird bevorzugt mittels eines Adapters 99 in Form eines elastischen Ringes (Fig. 8 b) oder zwei Gummibändern (Fig. 8 c) in der zylindrischen Form gehalten. Mittels der Adapter 99 kann der Innen- und Außen-Durchmesser des BNC-Objektes variiert werden.

Dieses BNC-Objekt dient der haptischen Stimulation und kann mit Gleitmitteln, z.B. einem Schmierstoff, versehen sein. Als Gleitmittel kommen ölhaltige, fetthaltige, fettfreie und/oder silikonhaltige Substanzen in Frage. Besonders bevorzugt wird Glycerin, das preiswert und verfügbar ist. Gleichzeitig ist es für den Organismus ungefährlich und als Bestandteil von z.B. Cremes weit verbreitet.

Als Werkstoff-Einheit zur individuellen Weiterverarbeitung durch die Nutzer hat das Vlies 100 in nicht-gerolltem, nicht-gefalteten Zustand eine Länge von 150-400 mm und eine Breite von 120- 300 mm. In gerollter Form ergibt sich so eine zylindrische Form von genannter Länge und abhängig von der Dicke des Materials (0,5-25 mm) ein Außen-Durchmesser von 30-120 mm. Das Abtropfgewicht beträgt 100-1200 g. Größenangaben variieren, da die Produkte sowohl industriell konfektioniert werden als auch als individuell an die Bedürfnisse von Konsumentinnen angepasst werden können.

Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Verpackung zur Lagerung eines zylindrischen BNC- Objektes und dessen Installation als Ummantelung. Das Hydrogel 100 ist gerollt ausgeführt (Fig. 9 a) und wird mittels eines Adapters 99, hier ein elastischer Ring oder Gummiband 99 (Fig. 9 c) in nicht verpacktem Zustand an der stabilisierenden zylindrischen Gefäßform gehalten, um diese zu Ummanteln und einen festen Gegenstand mit einer Außenhaut aus Nanocellulose zu bilden. Die Verpackung der Biopolymere im never-dried Zustand sollte im Sinne einer bestmöglichen Haltbarkeit für den Handel vakuumiert in wasserundurchlässiger Folie stattfinden, ohne Luftzufuhr in Flüssigkeit (destilliertes Wasser oder in Beladungslösung) oder im Sinne der Nachhaltigkeit in einem wiederverwendbaren, mit dem Schraubverschluss 51 verschließbaren zylindrischen Container 50. Bei allen Anwendungen ist der hohe Wassergehalt von bis zu 99,5% von besonderer Bedeutung und wiederverwendbar bleibt die Nanocellulose für diese Zwecke naturgemäß nur, wenn sie hydriert bleibt und nicht ohne entsprechende Präparation austrocknet. Daher findet die Lagerung, die Beladung und Renovation in Flüssigkeit statt, bevorzugt in Wasser bzw. in wässriger Lösung.

Besonders bei Hydrogelen 100, deren gesundheitlich unbedenkliche Wiederverwendbarkeit stark von sachgemäßem Umgang und Einhaltung hygienischer Vorgaben abhängt, bildet der luft- und wasserdichte Container 50 die nachhaltigste Variante zur Aufbewahrung, Lagerung, Reinigung und Beladung der Produkte. Am Beispiel eines Schraubglases oder eines wasserdicht verschließbaren Zylinders lassen sich die Kombinations-Möglichkeiten mit den Nanocellulose-Hydrogelen veranschaulichen. Das Schraubgewinde ermöglicht es in diesem Fall ein gerolltes in das Gefäß ragendes Hydrogel 100 mit einem Gummiband oder Ring 99 zu fixieren, um mit wenigen Handgriffen einen einseitig offenen Hohlkörper mit BNC-Inlay zu erhalten. Dies kann durch Wiederholung mit weiteren Hydrogelen 100 in gewünschter Stärke beliebig erweitert werden, etwa um den Innendurchmesser der Öffnung 13 oder den Inhalt des Containers 50 den individuellen Wünschen anzupassen. Das Utensil 1 kann so im Detail ganz unterschiedliche Formen annehmen, denn Inhalt, Öffnung, Ummantelung sind nach individuellen Wünschen modellierbar. Umfang und Länge lassen sich entsprechend jeder anatomischen Besonderheit und Anwendungsweise wählen. Durchmesser von 1-10 cm und Längen von 5-30 cm des Containers 50 und seiner weithalsigen Öffnung sind kombinierbar mit Hydrogel-Formen mit 5-40 cm langen Außenseiten (rechtwinklig) oder Durchmessern (rund). Das montierte Objekt kann zusätzlich befüllt werden etwa mit Warmwasser, anderen funktionalen Materialien oder Objekten (Schwamm, Stimulationsutensilien) und auch dazu dienen, Flüssigkeiten aufzunehmen. Alle Bauteile sind prinzipiell wiederverwendbar, waschbar und können hygienisch vor einer erneuten Nutzung mit Seife oder Desinfektionsmitteln gereinigt, abgekocht oder sterilisiert werden.

Fig. 10, Fig. 11 und Fig. 12 zeigen Ausführungsbeispiele von Gefäßen 50 sowie der Anordnung von zylindrischen BNC-Objekten am bzw. im Gefäß 50. Das entsprechende Gefäß 50, ein zylindrisches Glas (auch Acrylglas oder lebensmittelechte Kunststoffe) mit Schraub- oder Schnappverschluss, Korken oder Deckel aus Kunststoff oder Aluminium und mindestens einer weithalsigen Öffnung stellt den Container 50 dar, in welchem das BNC-Objekt regeneriert, und/oder lädt, aufbewahrt und/oder gereinigt wird. Das Schraubglas 50 kann sowohl klar transparent als auch vollständig blickdicht sein - Braunglas etwa stellt eine Zwischenform dar - der Container 50 kann aber auch eine aus Silikon gefertigte, flüssigkeitsdichte, wiederverschließbare Form darstellen. Auch ein im 3D-Druckverfahren hergestelltes Objekt zur zweckgemäßen Verwendung mit einem Hydrogel 100 fällt unter die Kombinations- Möglichkeiten der Erfindung.

In diesen Ausführungsbeispielen ist der Container 50 ein beidseitig offener Zylinder. Alternativ zum vorigen Ausführungsbeispiel (s. Fig. 9) wird ein Hydrogel 100 als Ummantelung um das Gefäß 50 gewickelt und mit Gummibändern 99 oder Manschetten 99 fixiert und in das Gefäß 50 verstürzt, um bestimmte Effekte von Luftdruck und Vakuum zu erzielen. Hierzu zählen etwa die manuelle Beeinflussung des Vakuums, die Funktion eines Adapters 99 (zur Stabilisierung oder Ummantelung eines Körperteils) oder die zeitgleiche Nutzung mehrerer Anwenderinnen. Eine vereinfachte Version mit BNC-Innen- und Außenflächen entsteht aus dem Zusammenrollen eines Hydrogels 100 (8a) und der Fixierung mit einem oder mehreren Ringen, Gummis oder Manschetten 99 oder der Formgebung durch einen weiteren schlauchförmigen Überzug, der auch ein handelsübliches Kondom sein kann, sollte der sichere Verschluss zu einer Seite gewünscht sein. Zusätzlich können weitere gewünschte Hydrogele 100 oder Utensilien 1 fixiert werden.

Der zylindrische Container 50 dient als weiteres Beispiel für die Aufbewahrung und Ummantelung von Objekten, kann aber auch jede beliebige Form und handelsübliches Massage- oder Stimulationsutensil darstellen, mit der ein formstabiles Hydrogel 100 kombiniert werden kann, um den direkten Kontakt mit der Haut zu vermeiden, ein neuartiges haptisches oder visuelles Erlebnis zu erzeugen oder ihnen kühlende oder wärmende Eigenschaften zu geben mit Hilfe des hohen Wasseranteils des Hydrogels 100 als Temperaturspeicher. Zu nennen sind hier handelsübliche Massagegeräte wie Noppenbälle, Massagestäbe, Stimulationsutensilien mit oder ohne Vibration, inklusive Nachbauten und Simulationen bestimmter Körper oder Körperteile. Das formstabile Hydrogel 100 übernimmt auch hier die Funktion eines Gleitmittels, ist wiederverwendbar, und kann damit den Verbrauch von wasser- oder silikonbasierten Gleitgelen senken und bei fachgerechter Verwendung zur Reduktion von Verpackungsmüll beitragen. Umsetzbar ist auch ein effizientes BNC-haltiges Gleitgel zur einmaligen Anwendung, welches anstatt der formstabilen Vliese BNC-Partikel aufweist, indem diese zuvor mechanisch zerkleinert werden oder direkt kleinteilig produziert werden, indem während der Kultivierung eine Bewegung des Nährmediums erzeugt wird, um die Formierung der Fasern zu einem Vlies zu verhindern.

Verschiedene Substanzen zur Beladung können optional mitgeliefert werden und ein Set komplettieren, etwa ein modulares System von Wirk-, Färb- und Duftstoffen für die individuelle Zusammenstellung von Do-It-Yourself-Kosmetik oder eine antivirale, antibakterielle Lösung aus Desinfektionsmitteln und Zusätzen. Auch bei Hydrogelen 100, deren gesundheitlich unbedenkliche Wiederverwendbarkeit stark von sachgemäßem Umgang und Einhaltung hygienischer Vorgaben abhängt, bildet der luft- und wasserdichte Container 50 die nachhaltigste Variante zur Verpackung, Lagerung, Reinigung und Beladung der Produkte.

Das Hydrogel 100 in hydrierter oder getrockneter Form kann dem Verwendungszweck entsprechend kombiniert werden und so auch in Form eines Sets oder Baukasten-Systems mit anderer Hardware (Gefäße, Verbindungs- und Fixierungselemente), Werkzeugen, Spielzeugen und Zutaten angeboten werden. Hierzu zählen neben Zutaten zur Beladung auch jene, die eine heimische oder industrielle Herstellung von BNC Vliesen vereinfachen, wie etwa ein Instantpulver mit Nährstoffen oder besonders geeignete Bakterienkulturen und Hefen. Ein Baukastensystem zum Experimentieren mit und zur Herstellung von bakterieller Nanocellulose für die Bildung und Lehre, die Molekularküche oder die Heimanwendung ist bislang nicht bekannt. Der Einsatz von hier beschriebenen Hydrogelen in der Körper- und Physiotherapie oder in immersiven Simulationen (etwa auch zu Übungszwecken in der Dermatologie, Chirurgie oder in Augmented und Virtual Reality Szenarien und zukünftigen Angeboten der Bildung, Unterhaltung und Wissensvermittlung) ist bislang nicht dokumentiert.

Um den Transport-Aufwand und die Verpackung zu minimieren können die Hydrogele 100 ab Werk oder in Heimanwendung mit einer (3 Gew.-%igen) Glycerin-Lösung vorbehandelt werden (eingelegt) und erreichen durch verschiedene bekannte Trocknungsverfahren (etwa Lufttrocknung, Sprühtrocknung, Gefriertrocknung, Ofentrocknung) eine Gewichtsreduktion auf 3-15% der ursprünglichen hydrierten Form. Beim erneuten Aufquellen in Wasser oder wässriger Lösung nimmt das Hydrogel so wieder bis zu 90% der ursprünglichen Flüssigkeitsmenge auf und ist durch sein Nanofaser-Netzwerk mit hohem Wasserrückhaltevermögen im Stande, diese Flüssigkeit zu binden. Ein weiterer Vorteil der getrockneten Vliese ist der, dass Zusatzstoffe effizienter vom quellenden Hydrogel 100 aufgenommen werden als bei einem bereits aufgeschwemmten. Des Weiteren kann das beim Aufquellen aus dem Fasernetzwerk herausgelösten Glycerin als Gleitmittel dienen.

Aufgrund unterschiedlicher Formate und Stärken der Hydrogele 100 und durch ihre Quellung (auch produktionsbedingt) schwankenden Volumen, kommen kleine Gefäße 50 ab 10ml bis hin zu großen Zylindern von 3 Liter Fassungsvermögen und Durchmessern (bzw. Längsseiten bei rechteckigen Gefäßen 50) bis zu 15cm zum Einsatz, die bei entsprechend kleineren Grundflächen bis zu 30cm hoch sein können.

Die Größenangaben variieren, da die Produkte sowohl industriell konfektioniert werden, individuell an die Bedürfnisse von Konsumentinnen angepasst werden oder mit Hilfe eines erweiterten Baukasten-Systems von sogenannten Prosumers oder Geschäftskunden selbst hergestellt und gestaltet werden können. Das Baukasten-System ergänzt die vorliegende Erfindung um Zutaten und Geräte, die zur eigenständigen Herstellung, Bearbeitung, Beladung und Pflege der Hydrogele gebraucht werden können.

Fig. 13 zeigt eine Draufsicht von Ausführungsbeispielen von zylindrischen BNC-Objekten mit unterschiedlichen, individuell angepassten Öffnungen. Neben der Vorbeugung einer viralen oder bakteriellen Infektion, kann das Hydrogel 100 in entsprechender Ausführung auch die haptische und visuelle Wahrnehmung intensivieren, als Spielzeug, Haptik-Stimulant und Gleitmittel eingesetzt werden oder auch Schutz vor mechanischer Überbeanspruchung bieten. Mittels Adaptern 99 wie z.B. Gummibänder, Schnüren, Manschetten, Ringen, Klemmen, Klammern oder der Technik des Nähens können diese Nanocellulose- Bauteile miteinander verbunden werden. Massage-Werkzeuge, Beutel, Gefäße wie Gläser, Flaschen oder Rohre können formgebend und stabilisierend kombiniert werden oder zur Aufbewahrung dienen.

Hydrogele 100 können demnach Verwendung finden in Verbindung mit Massagegeräten- und Stäben, Vibratoren, Ringen, als frei gestaltbare oder mit entsprechenden Vorrichtungen kombinierbare temporäre Prothese. Diese können auch Vibratoren beinhalten oder Vorrichtungen, die Vakuum erzeugen, Muskelkontraktionen oder Bewegungen nachempfinden. Komplexere Kombinationen mit Robotik, Sensorik und Funktechnologien können im Bereich von Mixed, Virtual und Augmented Reality Anwendung finden.

Üblicherweise zielen Sexhilfen und Stimulationsutensilien darauf ab nur eine spezifische Körperpartie zu stimulieren, oder spezifische Körperteile zu simulieren. Oft richten sich diese entweder auf die männliche oder die weibliche Anatomie, Geschlechteridentität und Präferenz aus und lassen begrenzten Spielraum zur phantasievollen Anwendung und zu einem ganzheitlichen, multisensorischen Erleben. In Kombination mit zylindrischen Objekten, Gefäßen, Ringen oder Massagestäben kann ein Hydrogel also eingesetzt werden, um eine Außenhaut, Innenhaut, Ummantelung, Schwellkörper oder Körperteil zu bilden, in individuell wählbaren Dimensionen und Skalierungen. Dies kann dazu dienen ein bestimmtes haptisches oder visuelles Erlebnis zu erzielen, oder den direkten Hautkontakt mit Objekten zu verhindern.

Als Trägersystem in der Kosmetik (wirkstoffgetränkte Tuchmasken, Gesichtsauflagen) und in der Medizin (Wundverbände, Wundpflaster) bereits als Einwegprodukte in zumeist Aluminium- Verpackungen im Einsatz, zielen nun die neuartigen Anwendungen von bakterieller Nanocellulose auf Wiederverwendbarkeit, die Reduktion von Verpackungsmüll und Transportwegen, individualisierbare Anwendungsszenarien (DIY Kosmetik) und Haushalt (Hygiene, Feuchttücher, Desinfektionstücher, medizinische Selbstversorgung). Der Einsatz von nicht-allergenen, organischen, biologisch abbaubaren Polymeren als Alternative zu bestimmten Latex- oder Erdöl-basierten Produkten kann mit dieser Technologie ressourcenschonend und klimaneutral gestaltet werden und bietet größtmögliche Kompatibilität für Allergiker und empfindliche Hauttypen. Das Herstellungsverfahren beinhaltet weiterhin optional folgende Schritte: Auflösen in einem Gefäß mit einem ebenen Boden von kristalliner Glucose mit einer Konzentration von 2 Gew.- % bis 20 Gew.-%, Natriumhydrogenphosphat und Zitronensäure in Wasser, wobei sich ein gepufferter pH-Wert zwischen pH 4 bis pH 7 ausbildet, Einbringen einer trockenen Mischung aus Pepton und eines Hefextraktes mit je einer Konzentration zwischen 0,1 Gew.-% und 5 Gew.-% in die gepufferte, wässrige Lösung, Rühren der Lösung, bis sich das Pepton vollständig gelöst hat und das Hefeextrakt vollkommen suspendiert ist. Sterilisation durch Autoklavieren bei 121°C für 20 Minuten. Beimpfen mit Bakterienstamm Gluconacetobacter xylinus, Kultivieren der Lösung zwischen 2 Tagen und 25 Tagen, bis sich an der Grenzfläche von Nährmedium zur Luft ein Hydrogel bildet, Dekantieren der wässrigen Lösung, Waschen des Hydrogels, Purifikation und anschließendes optionales Einlegen des Hydrogels in eine wässrige Lösung aufweisend Färb-, Geschmacks-, Duft- und Wirkstoffen zwischen 30 Minuten und 30 Tagen, und schließlich Sterilisieren durch Heißdampf.

In einem alternativen Verfahren wird anstelle vom Einbringen von Glucose, Pepton, Hefe, Natriumhydrogenphosphat und Zitronensäure der folgende Schritt ausgeführt: Einbringen eines Pulvers aufweisend 2 Gew.-% bis 10 Gew.-% eines Extraktes aus Schwarztee, Grüntee und/oder Cannabistee, 90 Gew %- 98 Gew.-% Saccharose und/oder Glucose, 1 Gew.-% bis 5 Gew.-% Frucht- oder Gemüsepulver, getrocknete Blätter und Blüten sowie getrocknete pflanzliche Aromen und Wirkstoffe.

Das Beimpfen erfolgt durch das Beigeben von getrockneten Mikroben oder einer diese enthaltenden flüssigen Lösung, mindestens einer Art ausgesucht aus der Gruppe aufweisend: Gluconacetobacter xylinus, Gluconacetobacter kombuchae, Komagataeibacter hansenii, Gluconobacter oxydans, Saccharomyces ludwigii, Saccharomyces apiculatus oder Saccharomyces cerevisiae. Außerdem werden mindestens eine weitere organische Säure mit einer Konzentration von 0,1 Gew.-% bis 5 Gew.-% ausgesucht aus der Gruppe aufweisend: Gluconsäure, Glucuronsäure, rechtsdrehende (L+) Milchsäure, Weinsäure, Folsäure, Oxalsäure, Usninsäure, Bernstein-, Apfel, Malon- und Zitronensäure hinzugegeben. Die Summe der Gewichtsanteile der Bestandteile ergibt zusammen 100 Gew.-%. Alternativ kann anstatt des Einbringens von Glucose, Pepton, Hefe, Natriumhydrogenphosphat und Zitronensäure der folgende Schritt ausgeführt wird: Einbringen einer Lösung aus 300 g weißen raffinierter Rübenzucker oder Rohrzucker in 2 I Kokoswasser, sowie 120ml konzentrierte, wasserfreie Essigsäure.

In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens werden anstatt des Einbringens von Glucose, Pepton, Hefe, Natriumhydrogenphosphat und Zitronensäure, und anstatt des Beimpfens mit Komagataeibacter xylinus die folgenden Schritte ausgeführt: Einbringen einer Lösung aus 5 g getrockneten Cannabisblüten oder -Blättern, die in 1000 ml Wasser unter Zugabe eines Teelöffels Kokosöl 60 min ausgekocht wurden, versetzt mit 100 g Zucker (weißer raffinierter Rübenzucker oder Rohrzucker), abgekühlt auf Raumtemperatur und Einbringen von 250 ml saurem Kombucha-Tee (pH 2,2 - pH 3,5) der eine aktive Kombucha-Kultur (etwa lebendigen Gluconacetobacter kombuchae) beinhaltet.

Ein Set zur Anwendung eines der vorgenannten Herstellungsverfahren umfasst 2 Gew.-% bis 10 Gew.-% eines Extraktes aus Schwarztee, Grüntee und/oder Cannabis, 90 Gew. % - 98 Gew.-% Saccharose und/oder Glucose, 1 Gew.-% bis 5 Gew.-% Frucht- oder Gemüsepulver, getrocknete Blätter und Blüten, getrocknete pflanzliche Aromen und Wirkstoffe sowie getrocknete Mikroben mindestens einer Art ausgesucht aus der Gruppe aus: Gluconacetobacter xylinus, Gluconacetobacter kombuchae, Komagataeibacter hansenii, Gluconobacter oxydans, Saccharomyces ludwigii, Saccharomyces apiculatus oder Saccharomyces cerevisiae.

Das Set weist außerdem mindestens eine weitere organische Säure mit einer Konzentration von 0,1 Gew.-% bis 5 Gew.-% ausgesucht aus der Gruppe aufweisend: Essigsäure, Gluconsäure, Glucuronsäure, rechtsdrehende (L+) Milchsäure, Weinsäure, Folsäure, Oxalsäure, Usninsäure, Bernstein-, Apfel, Malon- und Zitronensäure. Hierbei ist die Summe der Gewichtsanteile der Bestandteile zusammen 100 Gew.-%. Das Set ist derart zusammengesetzt, dass sich ein pH-Wert von 3,5 bis 7 in wässriger Lösung ausbildet. Das Verfahren zur Herstellung von bakterieller Nanocellulose mit einer trockenen Instantmischung oder der beschriebenen Zwei-Komponenten Lösung ist neu. Entscheidende Parameter der Herstellung werden hier standardisiert, was zu einem stark vereinfachten und planbareren Ergebnis führt. Dieses Verfahren kann auch im Bereich der Lebensmittel (etwa Kombucha-Getränke) oder der Textilien (Herstellung veganen Leders oder Stoffe auf Basis von Bakterieller Nanocellulose) Anwendung finden, da der Prozessschritt des Aufbrühens und Abkühlen des Tees wegfällt und das Mischverhältnis zwischen den Inhaltsstoffen konstant bleibt. Besonders für den Heimanwender stellt die Instantmischung eine starke Vereinfachung dar.

Kombucha tritt mit seiner traditionellen heimischen Brau- und Fermentationskultur oft als Undefinierte Kultur auf, aber beinhaltet für gewöhnlich eine erwünschte probiotische Zusammensetzung von Bakterien- und Hefestämmen. Diese kann dennoch durch die Natur der wilden Fermentation stark variieren. Bekannte enthaltene Bestandteile sind hier: Gluconoacetobacter xylinus, Gluconoacetobacter kombuchae, Gluconoacetobacter hansenii Acetobacter xylinoides, , Gluconobacter oxydans, Saccharomyces ludwigii, Saccharomyces apiculatus, Saccharomyces cerevisiae.

Als organische Säuren sind zu nennen Essigsäure, Gluconsäure, Glucuronsäure, rechtsdrehende (L+) Milchsäure, Weinsäure, Folsäure, Oxalsäure, Usninsäure, Spuren von Bernstein-, Apfel, Malon- und Zitronensäure. Als Spurenelemente und Mineralstoffe sind zu nennen Eisen, Magnesium, Natrium, Kalium, Kalzium, Kupfer, Zink, Mangan, Kobalt und andere Mineralstoffe.

Die Liste der Vitamine umfasst Vitamin B1 , Vitamin B2, Vitamin B3, Vitamin B6, Vitamin B12, Vitamin C, Vitamin D, Vitamin E, Vitamin K. Außerdem enthalten sind verschiedene Aminosäuren, Enzyme, Gerbstoffe, die Fermente Invertase, Amylase, Katalase, Saccharase, Labferment und ein proteolytisches Ferment, antibiotische Stoffe, Alkohol und Kohlensäure.

Die Bakterien- und Hefekulturen des Kombucha haben die besondere Eigenschaft, sich in ausreichend saurer Flüssigkeit gegenüber fremden Bakterien durchzusetzen, die das System bedrohen. Versorgt man sie mit Nährstoffen, natürlichen Farbstoffen, Wirkstoffen und Aromen, nimmt die wachsende bakterielle Cellulose mit ihrer hohen Wasseraufnahme (ca. 99% Wasser, 1% Cellulose) und ihrem Wasserrückhaltevermögen weitere Eigenschaften an.

Aktive Nanocellulose-Gele enthalten lebendige probiotische Bakterienstämme, bei passiven Nanocellulose-Gelen wurden die Bakterienstämme durch Prozessschritte der Purifikation abgetötet und herausgelöst, und die Hydrogele durch Autoklavierung (121°C Wasserdampf für 15-20 Minuten) oder Electron-Beam-Verfahren sterilisiert.

Die Kombination von 250 ml saurem Kombucha-Tee [„Fairment Kombucha - Original“ pH 2,5- 2,8] oder eines definierten Nanocellulose-Gel-Stammes (pH 2, 2-3, 5) mit geeigneter aktiver Bakterienkultur und 25 g Instantpulver eignet sich, um in 2-25 Tagen Standkultivierung unter hygienischen Bedingungen und Sauerstoffzufuhr ein oder mehrere Kombucha-basierte Nanocellulose-Gele mit einer Gesamtmasse von 50 g oder mehr zu produzieren. Die Materialeigenschaften der Kombucha-basierten Nanocellulose-Gele ähneln den oben genannten synthetisierten Biopolymeren.

Das flüssige Nebenprodukt ist eine saure Teelösung mit Kombucha-üblicher Zusammensetzung von Bakterien- und Hefekulturen (pH 2,3-4) mit Anteilen von organischen Aroma-, Färb-, Geschmacks- und Wirkstoffen (aus Frucht- oder Gemüse, Teesorten, Pflanzliche Aromen und Wirkstoffe entsprechend der Zusammensetzung des Instantpulvers). Diese Lösung eignet sich nun zum Beimpfen und Färben, sowie zur Aufbewahrung, Renovation und Pflege eines Nanocellulose-Gels. Mit ihr lässt sich auch ein sterilisiertes, passives Vlies mit der probiotischen Kultur beleben.

Wegen der hohen Wasseraufnahme und der Fähigkeit, unter mechanischen Einflüssen Wasser abgeben zu können, unterliegen Gewichtsangaben starken Schwankungen und können hier nur als Richtwert gelten. Das Wachstum wird außerdem entscheidend von dem Behältnis beeinflusst. Hierbei sind die Form, die Oberfläche, der Füllstand und das Material Faktoren, welche die Eigenschaften bestimmen. Porzellan-, Kunststoff und Glasbehälter eignen sich am besten für die Aufzucht von Nanocellulose in Heimanwendung. Neben synthetisierten, passiven Nanocellulose-Vliesen und den probiotisch aktiven Hydrogelen gibt es eine dritte Methode, ein Nanocellulose-Gel auf der Basis von Kokosnuss zu produzieren, welches wiederum ähnliche Materialeigenschaften wie die oben erwähnten Nanocellulose-Gele aufweist und ebenso in-situ oder nachträglich beladen werden kann. Auch hier eignet sich das Herstellungsverfahren der Fermentation in Standkultivierung über 2 Tage bis 25 Tage, wobei sich das Nährmedium (pH 2,3 - 3,5) wie folgt zusammensetzt: 120ml konzentrierte, wasserfreie Essigsäure (Eisessig), 300g Zucker [Naturata Bio-Rübenzucker] (weiss, raffiniert, alternativ Rohrohrzucker), 300ml Nata Starter (Bakterienstamm Gluconacetobacter xylinus), alternativ kann ein Kombucha Starter oder nicht-pasteurisiertes Kombucha-Getränk [„Fairment Kombucha - Original“] verwendet werden, außerdem 2 I Kokoswasser [„Coco Juice pure organic“].

Eine vierte Variante, bakterielle Nanocellulose herzustellen, ist die Verwendung arzneilich wirksamen Cannabis. Hierzu wird die Nährlösung zubereitet, indem 5 g Cannabisblätter oder -blüten mit 1 I Wasser und einem Teelöffel Kokosöl 60 Minuten gekocht und mit 100 g Zucker [Naturata Bio- Rübenzucker] (weiß, raffiniert, alternativ Rohrohrzucker) versetzt werden. Die Beigabe von 250 ml saurem Kombucha-Tee [Fairment Kombucha - Original pH 2, 5-2, 8] oder eines definierten Nanocellulose-Gel-Stammes (pH 2, 2-3, 5) setzt die Produktion der Nanocellulose in Gang, welche neben oben genannten Eigenschaften wirksame Cannabinoide enthält. In der Haut und Schleimhäuten sitzen viele Rezeptoren für Cannabinoide. Der arzneilich wirksame Bestandteil Cannabidiol (CBD) etwa fördert die Durchblutung des Gewebes, was zu einer höheren Empfindsamkeit führen kann.

Die auf unterschiedlichen Wegen hergestellten Hydrogele kommen bevorzugt in folgenden Produktvarianten zum Einsatz: Das Feuchttuch oder der Schutzfilm hat bei einer Größe von 150-300mm x 150-300mm und einer Stärke von 0,1 -3mm ein Abtropfgewicht von 12-180g. Der Waschlappen (bzw. Massageschwamm oder Haptik-Stimulant) hat bei einer Größe von 120-180 mm x 120-180 mm und einer Stärke von 3-10 mm ein Abtropfgewicht von 60-180 g. Beide Formate (mit abgerundeten Ecken oder rechtwinklig gewachsen bzw. zugeschnitten) können mit einem Glas- oder Kunststoffzylinder kombiniert werden. Ein Waschhandschuh ergibt sich aus der Kombination von zwei Tüchern (etwa: quadratisch, rechteckig, in Form einer Hand, etc.), die ähnlich Textilien zugeschnitten, vernäht und verstürzt oder verpresst werden können.

Als Werkstoff-Einheit zur individuellen Weiterverarbeitung hat das Vlies in nicht-gerolltem Zustand eine Länge von 150 - 400 mm und eine Breite von 120 - 300 mm. In gerollter Form ergibt sich so eine zylindrische Form von genannter Länge und abhängig von der Dicke des Materials (0,5-25 mm) ein Außen-Durchmesser von 30-120 mm. Das Abtropfgewicht beträgt 100 - 1200 g. Größenangaben variieren, da die Produkte sowohl industriell konfektioniert werden als auch als individuell an die Bedürfnisse von Konsumentinnen angepasst werden können. Durch die Aufzucht in einem entsprechend geformten Gefäß - bevorzugt aus Glas oder einem lebensmittelechten Kunststoff- können Falt- und rollbare Lappen (etwa kreisrund, oval, rechteckig, quadratisch, rautenförmig, dreieckig) variabel in der Dicke/Stärke, abhängig von der Dauer der Fermentation, der Temperatur und der Beigabe von Nährstoffen hergestellt werden. Durch entsprechende Vorrichtungen und Gefäße können mit dem beschriebenen Verfahren auch verschiedene Bauteile wie Zylinder, schlauchartige Überzüge und Schützer gestaltet werden.

Aus einem solide gewachsenen Block oder einer dünnen Membran können mit Hilfe von Schneide- und Fräsewerkzeugen (Messer, Scheren, Stanzen, Laser, Lochpfeifen) oder 3D- Druckverfahren Formen modelliert werden, die durch rein organisches Wachstum nicht entstehen würden. Hiermit ergeben sich eine Vielzahl weiterer Bauteile im modularen System.

Mittels Adaptern 99 wie z.B. Gummibändern, Schnüren, Manschetten, Ringen, Klemmen, Klammern oder der Technik des Nähens können diese Nanocellulose-Gel-Bauteile miteinander verbunden werden. Massage-Werkzeuge, Beutel, Gefäße wie Gläser, Flaschen oder Rohre können formgebend und stabilisierend kombiniert werden oder zur Aufbewahrung dienen. In der Aufzucht können auch Werkzeuge wie Schablonen aus Kunststoff, Glas oder Kork verwendet werden, um das an der Oberfläche wachsende bakterielle Nanocellulose-Gel bereits im Wachstum zu formen. Dies kann die finale Form darstellen oder einzelne Bauteile für ein bestimmtes Design komplexerer auf Nanocellulose-Gelen basierende Modelle. Mit Lasern, Punziereisen, Prägewerkzeugen und Brennstempeln können Objekte aus bakterieller Nanocellulose mit Modellnummern, Herstellungsdaten oder anderen Informationen versehen oder gestaltet werden.

Ökologische Chance einer Verbreitung der Technologie in der Anwendung auf der Haut ist die Reduktion von Kunststoffmüll und des Einsatzes von nicht-nachwachsenden Rohstoffen. Durch die Möglichkeit der ressourcenschonenden individuellen heimischen Produktion, wie auch die Möglichkeit aus verschiedenen Herstellungsverfahren zu wählen um im industriellen Maßstab auf regional produzierte und leicht verfügbare Rohstoffe zugreifen zu können, lassen sich Verpackung, Lieferwege und damit Emissionen vermeiden.

Die ideale Dauer der sich an die Kultivierung anschließende Purifikation und die Konzentration von NaOH (in destilliertem Wasser) richtet sich nach der exakten Komposition von Nährstoffen und verwendeten Bakterien, ob es sich um Komposite, Hybride oder Reinkulturen handelt.

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein einstufiger Reinigungsprozess angewandt. Pro Millimeter Dicke des Vlieses erreicht man mit 2 Stunden Einwirkzeit bei 85°C in 100 ml 0,8-Gew.-% NaOH-Lösung pro Kubikzentimeter Cellulose bei allen genannten Verfahren eine verlässliche Beendigung aller Bakterienaktivität. Je nach gewünschtem Reinheitsgrad kann dieser Verfahrensschritt mit Erneuerung der Natronlauge so oft wiederholt werden - oder auch im dynamischen Durchlauf stattfinden - bis diese NaOH- Lösung keine oder nur noch geringe nachweisbare Verunreinigungen aus der hergestellten Cellulose aufnimmt. Es folgt daraufhin eine Spülung des Vlieses mit destilliertem Wasser und damit je nach Verwendungszweck die Einstellung des pH auf den gewünschten Wert zwischen pH 4 und pH 7 - bevorzugt auf einen hautneutralen Wert von etwa 7, so lässt sich der pH über eine spätere zweckgemäße Beladung leicht neu einstellen. Optional kann für diesen Schritt der Neutralisierung auch zusätzlich zum destillierten Wasser Citronensäure verwendet werden. Das so gereinigte Vlies weist eine (gewollte) Beladung von 8 Gew.-% sowie 1 ,5 Gew.-% Verunreinigungen auf. Die Purifikation kann optional mit einer Sterilisation, etwa durch Heißdampf für 20 Minuten bei 121°C abgeschlossen werden, um andere Mikroorganismen abzutöten und eine möglichst lange Haltbarkeit in der Verpackung zu gewährleisten.

In einer weiteren Ausführungsform eines einstufigen Reinigungsprozesses wird das Vlies bei 110 °C für 240 min mit einer 45 Gew.-%igen NaOH-Lösung gereinigt. Die Menge der NaOH- Lösung beträgt ebenfalls 100 ml pro Kubikzentimeter Cellulose. Nach der Reinigung wird das Vlies ebenfalls mit destilliertem Wasser und optional Citronensäure gespült. Das so gereinigte Vlies weist eine Beladung von 9,5 Gew.-% sowie 0,8 Gew.-% Verunreinigungen auf.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein zweistufiger Reinigungsprozess angewandt. In der ersten Stufe (Grobreinigung) wird eine NaOH-Lösung mit 50 Gew.-% NaOH verwendet, die Wirkdauer beträgt 135 min, die Temperatur 127 °C. In der zweiten Reinigungsstufe wird das Vlies mit einer 8 Gew.-%igen NaOH-Lösung bei einer Temperatur von 85 °C für 240 min gereinigt. Das derart gereinigte Vlies weist eine Beladung von 10,5 Gew.-% sowie 0,27 Gew.-% Verunreinigungen auf.

BEZUGSZEICHENLISTE Utensil Erstes Utensil-Element Zweites Utensil-Element Kultivierungsgefäß In-situ-Schablone Grundfläche einer In-Situ-Schablone für Kultivierung Bakterien enthaltende Nährlösung Nährstoffe / Zusatzstoffe Container Gefäß Deckel Zylinder, beidseitig offen Adapter BNC-Vlies