Pressemitteilung vom 24. April 2025

Konzept für autarke Sauerstoffmaske überzeugt in Wettbewerb der Fachzeitschrift Nature Reviews Bioeingineering

Forscher*innen des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) haben das Konzept einer autarken Sauerstoffmaske entwickelt, die die Fähigkeit von Mikroalgen nutzt, Kohlendioxid in Sauerstoff umzuwandeln. Auf dieser Grundlage könnte ein tragbares Mikroalgen-Biomaterial-Hybridgerät entstehen, das eine verlängerte Sauerstoffversorgung und Wasseraufnahme ermöglicht. Mit diesem Konzept gehört das HZDR-Team zu den Gewinnern in einem von der Fachzeitschrift Nature Reviews Bioeingineering ausgelobten Wettbewerb. Die Aufgabe bestand darin, medizinische Innovationen für ressourcenarme Regionen zu entwickeln.  

Lebensrettende medizinische Geräte wie Sauerstoffmasken sind oft von begrenzten oder preisintensiven Ressourcen abhängig, wie etwa medizinischem Sauerstoff. Hinzu kommt, dass viele wichtige Geräte und Behandlungen teure und komplexe Komponenten benötigen, was ihre Entwicklung und Herstellung vor Ort behindert. Es werden daher dringend Lösungen gesucht, die in den ressourcenarmen und benachteiligten Regionen der Welt funktionieren. Deshalb hat die Fachzeitschrift Nature Reviews Bioeingineering den Bioingenieurnachwuchs aufgerufen, eine einfache Lösung für dieses Problem zu finden.

Sauerstoffmasken sind in der Regel auf eine externe Sauerstoffversorgung angewiesen, sei es in Form von Sauerstofftanks oder Kapseln. Für den Wettbewerb „The ultimate bioengineering challenge“ haben Xuan Peng, Xinne Zhao und Željko Janićijević von der Abteilung Nano-Mikrosysteme für Biowissenschaften vom HZDR-Institut für Radiopharmazeutische Krebsforschung die Idee zu einer autarken Sauerstoffmaske entworfen, die aus leichten, biokompatiblen Materialien besteht und eine verlängerte Sauerstoffzufuhr und Wassersammlung in ressourcenarmen Gebieten ermöglicht.

Die größte Herausforderung bei der Entwicklung einer autarken Sauerstoffmaske war die Verringerung von Kohlendioxid und Wasserdampf bei gleichzeitiger Erhöhung des Sauerstoffgehalts in der eingeatmeten Luft. Die Idee der Wissenschaftler*innen beruht auf der Photosynthese, bei der Lichtenergie (Sonne) in chemische Energie umgewandelt wird. Diese wird dann genutzt, um aus Kohlendioxid und Wasser energiereiche organische Stoffe aufzubauen und Sauerstoff freizusetzen. Für die Photosynthese nutzen sie Mikroalgen, die als hervorragende Umwandler von Kohlendioxid zu Sauerstoff gelten und auch unter rauen Umweltbedingungen überleben können. 

Die Maske selbst soll hauptsächlich aus hitzebeständigen, hautverträglichen, antimikrobiellen, weichen Polymermaterialien bestehen. Polymermaterialien werden so ausgewählt, dass sie nachhaltig und für das Recycling oder den biologischen Abbau geeignet sind. Dies würde die Massenproduktion erleichtern und zu einer Kreislaufwirtschaft beitragen. Es ist angedacht, die Masken in zwei verschiedenen Größen herzustellen. Bisher ist die Maske nur eine Idee. Mehrere Schlüsselparameter müssen in einem nächsten Schritt validiert werden, um sicherzustellen, dass die Maske unter realen Bedingungen funktionieren kann.

Publikation:
X. Peng, X. Zhao, Ž. Janićijević: Self-sustained oxygen mask, Nature Reviews Bioengineering, 2025 (https://www.nature.com/articles/s44222-025-00300-x)

Weitere Informationen:
Xuan Peng I Life Science Nanomikrosysteme
Tel.: 0351 260 2712 I E-Mail: x.peng@hzdr.de

Medienkontakt:
Simon Schmitt | Abteilung Kommunikation und Medien am HZDR
Tel.: +49 351 260  3400 | Mobil: +49 175 874 2865 | E-Mail: s.schmitt@hzdr.de