DE19631320A1

DE19631320A1 - In Hydrogelen eingebettetes biologisches Material, ein Verfahren zu dessen Einbettung sowie dessen Verwendung als künstliches Saatgut

Info

Publication number: DE19631320A1
Application number: DE19631320A
Authority: DE
Inventors: Christa Dr Lechelt-Kunze; Joachim Dr Simon; Werner Dr Zitzmann; Jochen Dr Kalbe; Hanns Peter Dr Mueller; Reinhard Dr Koch
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1996-08-02
Filing date: 1996-08-02
Publication date: 1998-02-05
Also published as: ZA976881B; ES2176771T3; AU4114897A; EP0920248B1; CN1232365A; JP2000515380A; US6164012A; CA2262556A1; BR9711013A; CN1153792C; PT920248E; EP0920248A1; WO1998005197A1; DE59706690D1

Description

Die Erfindung betrifft ein vollständig biologisch abbaubares Hydrogel bestehend aus Polyesterpolyurethanpolyharnstoff sowie Polysacchariden und/oder deren Derivaten, welches teilungsfähiges pflanzliches Material enthält.

Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Einbettung des biologischen Materials und zur Herstellung und Formgebung der Hydrogele aus wäßrigen Lösungen.

Die Vermehrung von Pflanzen erfolgt geschlechtlich über Samen und unge schlechtlich oder vegetativ über Meristeme der Pflanzen. Beide Vermehrungs formen haben große wirtschaftliche Bedeutung. Während die Aussaat durch natürliche Samen weitgehend maschinell erfolgt, beinhaltet die vegetative Vermeh rung viel Handarbeit und ist daher zeitaufwendiger, arbeitsintensiver und damit teurer als die Vermehrung durch Samen.

Vegetativ vermehrt werden Pflanzenarten, -sorten, -kultivare und -linien, bei denen es auf den Erhalt einer bestimmten genetischen Konstitution ankommt, (z. B. klonale Vermehrung von Elitepflanzen). Vegetativ vermehrt werden weiterhin Pflanzen, die nur nach langer Vegetationszeit Samen bilden, die nur wenig Samen bilden, oder deren Samen in der Keimfähigkeit beeinträchtigt sind.

Zur Vereinfachung der vegetativen Pflanzenvermehrung sind neben der Entwick lung von automatisierbaren Verfahren zur Massenanzucht, auch geeignete Stoffe und Verfahren zur Ummantelung des fragilen Materials wünschenswert, die weit gehend die Funktion einer Samenhülle übernehmen.

Bei einigen Pflanzenarten ist es gelungen miniaturisierte, teilungs- und regenera tionsfähige Pflanzen(gewebe) in Massenanzuchtverfahren zu produzieren (z. B. WO 95/19102, US 5 294 549, US 5 334 530). Diese Pflanzenteile sind ohne mechanischen Schutz und/oder Schutz vor Austrocknung nur begrenzt transport- und lagerfähig. Es ist daher wünschenswert Pflanzenteile als diskrete Einheiten so zu verkapseln, oder zu umhüllen, daß sie lager- und/oder transportfähig sind und sich ähnlich wie natürliche, pflanzliche Samen verwenden lassen.

In DE 21 03 873, EP 141 374, EP 107 141, US 4 562 663, WO 8502972, US 4 779 376, WO 9207457 wird die Einbettung von Pflanzenmaterial in Hydrogele beschrieben, die aus ionisch vernetzbaren Polysacchariden wie z. B. Alginat, Gela tine, Carageenan oder "locust bean gum" hergestellt wurden.

Die nach dem Stand der Technik bisher genannten Materialien, Kombinationen der Materialien und Verfahren sind bisher noch nicht zufriedenstellend, da sie teil weise den umhüllten Strukturen weder eine ausreichende mechanische Stabilität verleihen, noch das pflanzliche Gewebe vor einem zu schnellen oder zu weit reichenden Wasserverlust unter Gebrauchsbedingungen schützen. Dies gilt insbe sondere für die genannten Polysaccharidderivate. Beim Austrocknen ist weiterhin ein starker Schrumpf der Materialien zu beobachten, der die Schutzfunktion der Hülle stark beeinträchtigen kann. Ein weiteres Problem speziell der bislang ver wendeten Umhüllungen auf der Basis von Polysacchariden wie z. B. Alginsäuren, bzw. deren Salze, oder weiteren ionischen Polysaccharidderivaten besteht in der nicht ausreichenden Re-Hydratisierung nach einem Austrocknen. Diese Materialien können deshalb nur unter entsprechender Luftfeuchtigkeit aufbewahrt werden.

Nachträglich aufgebrachte Ummantelungen aus Fetten, Ölen, Wachsen oder nicht wasserlöslichen Polymeren zur Verzögerung der Dehydratisierung und mechani scher Stabilisierung, wie z. B. in US 4 562 663, WO 9217422, US 5 190 797 an gegeben sind ebenfalls ungeeignet, wenn sie unter unphysiologisch hohen Tempe raturen verarbeitet werden müssen, wenn sie die Benutzung organischer Lösungs mittel erfordern, oder wenn sie die Sauerstoffversorgung des eingeschlossenen biologischen Materials negativ beeinflussen.

Neben Hydrogelen auf Polysaccharidbasis werden auch Polyurethan (PU)- Hydrogele beschrieben. In DE 33 12 578 und DE 42 17 891 wird zur Immobili sierung von teilungsfähigen Zellen die Verwendung von Polyurethanen be schrieben. PU-Hydrogele dienen in dieser Anwendung in erster Linie als Trägermaterial von Zellen und Biokatalysatoren in wäßrigen Suspensionen. Die für diesen Zweck eingesetzten PU-Hydrogele sind jedoch nicht biologisch abbaubar.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verkapselung/Verpackung von teilungsfähigem, biologischem Material zum Zweck des Schutzes des Materials bei Lagerung, Transport und Handhabung zur Verfügung zu stellen, welches die Aus trocknung stark verzögert, formstabil ist, nach partieller Austrocknung in ausrei chendem Maßen wiederanquellbar ist, biologisch abbaubar ist und leicht herzu stellen ist.

Ebenso soll die Beigabe von Zusätzen wie Nährstoffen oder Wirk- und Schutz stoffen möglich sein.

Die Handhabung des benötigten Materials muß unter sterilen Bedingungen erfolgen können und ohne toxische Lösungsmittel oder physiologisch nicht akzeptable Bedingungen auskommen.

Die Lösung der oben beschriebenen Aufgaben wird überraschenderweise durch die Verwendung von biologisch vollständig abbaubaren Polyesterpolyurethanpolyharn stoffen in Kombination mit Polysacchariden oder Polysaccharidderivaten erreicht, die als Dispersion in Wasser oder wäßrigen Lösungen eingesetzt werden können.

Es wurde überraschenderweise gefunden, daß Polyesterpolyurethanpolyharnstoff sich für die Umhüllung biologischen Materials eignen und durch Kombination mit biologisch abbaubaren Polysacchariden oder deren Derivaten zur erfindungsgemäßen Einbettung im Sinne der beschriebenen Aufgabe der Erfindung verwendet werden können.

Gegenstand der Erfindung sind biologisch abbaubare Hydrogele enthaltend wenig stens

A) einen Polyesterpolyurethanpolyharnstoff, sowie
B) Polysaccharide und/oder Polysaccharidderivate, und
C) biologisches Material, bevorzugt teilungsfähiges pflanzliches Material, insbesondere Pflanzenzellen, Kallusgewebe, Protoplasten, Pflanzengewebe oder Pflanzenorgane, wie z. B. Aventivsprossen, Mikroknollen, Achsel knospen, Apikalknospen, Sprößlinge, sowie zygotische oder somatische Embryonen oder Protocorm-Analoge.

Das Pflanzenmaterial kann aus den folgenden Pflanzen stammen: nahrungs- und rohstoffliefernde Pflanzen, z. B. Getreide (z. B. Reis, Mais, Weizen, Gerste, Roggen, Hirse), Kartoffel, Leguminosen (z. B. Luzerne und Sojabohnen), Raps, Ölpalme, Zuckerrohr, Zuckerrübe, Sisal, Baumwolle, Miscanthus und Tabak; Gemüse und Gewürzpflanzen (z. B. Tomate, Kohlarten, Salat, Karotte, Aubergine, Melone, Gurke, Spargel, Zwiebeln, Petersilie, Ingwer); Heilpflanzen wie Ginseng, Tollkirsche, Digitalis; Obst (z. B. Äpfel, Birnen, Kirschen, Weintrauben, Erdbeeren, Citrus, Mango, Papaya, Banane, Nüsse); Tee-, Kakao-, Kaffeesträucher; Forst pflanzen z. B. Coniferen wie Fichte, Tanne, Kiefer, Lärche, Laubbäume z. B. Pappeln, Buchen, Eichen; Zierpflanzen z. B. Rose, Chrysantheme, Lilie, Amaryllis, Orchidee, Geranie, Begonie, Nelke, Anthurium.

Bevorzugt eingesetzt werden können desweiteren solche teilungsfähigen biologi schen Materialien, die besonders bevorzugt aus transgenen Pflanzen stammen, bei welchen durch die Art der gentechnischen Veränderung, z. B. durch Samen- oder knollenspezifische Expression der Produkte, eine Vermehrung über Samen oder über vegetative Organe nicht mehr oder nur unter Schwierigkeiten möglich ist.

Mit "Einbettung" werden im folgenden alle möglichen Prozesse der Verkapse lung, Umhüllung, Beschichtung, Verpackung etc. des erfindungsgemäßen biologi schen Materials beschrieben.

Die biologische Abbaubarkeit von Materialien orientiert sich an den Anfor derungen unter Standard-Bedingungen, wie sie in der DIN 54900 formuliert wor den sind.

In der erfindungsgemäßen Ausführungsform können die Polyesterpolyurethanpoly harnstoffe in Mischungen mit ionischen oder neutralen biologisch abbaubaren Polysacchariden und deren Derivaten in einem ein- oder mehrstufigen Prozeß ein gesetzt werden, um Formkörper, z. B. Kugeln, Fasern, Folien, Beschichtungen oder Ähnliches zu bilden.

Die Aufgabe der Polysaccharide ist es dabei, eine Wasser enthaltende Matrix (Hydrogel) zu bilden, die Aufgabe des Polyesterpolyurethanpolyharnstoffes ist es, die mechanischen Eigenschaften des Hydrogels zu verbessern, die Herstellung von einfachen Formkörpern z. B. Kugeln zu ermöglichen, und den Wasserverlust des Hydrogels sowie des erfindungsgemäßen biologischen Materials zu kontrollieren.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Polyesterpolyurethanpolyharnstoffes sind aus der DE 19 517 185 bekannt.

Zu ihrer Herstellung werden unter Einhaltung eines Äquivalentverhältnisses von Isocyanatgruppen zu gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Gruppen von 1 : 1 bis 2 : 1

a) eine Diisocyanatkomponente, bestehend aus
- a1) Hexamethylendiisocyanat oder
- a2) Gemischen aus Hexamethylendiisocyanat mit insgesamt bis zu 60 Gew.-%, bezogen auf Gemisch, 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5- isocyanatomethyl-cyclohexan und/oder 4,4′-Diisocyanatodicyclo hexylmethan und/oder 1-Methyl-2,4(6)-diisocyanatocyclohexan mit
b) eine Diolkomponente, bestehend aus
- b1) mindestens einem Polyesterdiol eines aus dem Hydroxylgruppen gehalt berechenbaren Molekülargewicht von 500 bis 10 000 aus (i) Adipinsäure und/oder Bernsteinsäure und (ii) mindestens einem Alkandiöl mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen oder
- b2) einem Gemisch derartiger Polyesterdiole mit bis zu 32 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente b), an gegebenen falls Ethergruppen aufweisenden Alkandiolen mit 2 bis 6 Kohlen stoffatomen,
c) eine Diaminkomponente in einer Menge von 2 bis 50 Äquivalent-%, bezogen auf die Gesamtmenge der in den Komponenten b) und c) vorlie genden, gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Gruppen, bestehend aus
- c1) Diaminosulfonaten der allgemeinen Formel H₂N-(-CH₂-)_n-NH-(-CH₂-)_m-SO₃Meoder
- c2) Gemischen aus Diaminosulfonaten c1) mit bis zu 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponente c), an Ethylen diamin, gegebenenfalls
d) hydrophile Polyetheralkohole der allgemeinen Formel H-X-O-Rin einer Menge von bis zu 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Komponenten b), c) und d), sowie gegebenenfalls
e) Wasser, welches nicht in die Berechnung des Äquivalentverhältnisses von Isocyanatgruppen zu gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Gruppen eingeht,

umgesetzt, wobei in den genannten allgemeinen Formeln
m und n unabhängig voneinander für Zahlen von 2 bis 6 stehen,
Me für Kalium oder Natrium steht,
R für einen einwertigen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 12 Kohlen stoffatomen steht, und
X eine Polyalkylenoxid-Kette des Molekulargewichtsbereichs 88 bis 4000 bedeutet, deren Alkylenoxideinheiten zumindest zu 40% aus Ethylenoxideinheiten und zum Rest aus Propylenoxideinheiten bestehen.

Man erhält so wäßrige Dispersionen von Polyesterpolyurethanpolyharnstoffen.

Der benutzte Begriff "wäßrige Dispersion" soll auch wäßrige Lösungen umfassen, die dann vorliegen können, wenn die Konzentration an hydrophilen Zentren in den Harnstoffgruppen aufweisenden Polyurethanen ausreichend hoch ist, um eine Wasserlöslichkeit zu gewährleisten. Oftmals handelt es sich bei den Dispersionen um wäßrige Systeme, die sowohl dispergierte als auch gelöste Harnstoffgruppen aufweisende Polyurethane enthalten.

Zur Herstellung der wäßrigen Dispersionen werden die bereits obengenannten Aus gangsmaterialien a), b), c) und gegebenenfalls d) und/oder gegebenenfalls e) in den genannten Mengenverhältnissen eingesetzt.

Die Diisocyanatkomponente a) besteht vorzugsweise ausschließlich aus Hexa methylendiisocyanat.

Die Diolkomponente b) besteht entweder aus b1) mindestens einem Polyesterdiol oder b2) aus einem Gemisch aus mindestens einem Polyesterdiol b1) mit bis zu 32, vorzugsweise bis zu 10 Gew.-% mindestens eines, gegebenenfalls Ether gruppen aufweisenden Alkandiols mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen.

Geeignete Polyesterdiole b1) sind solche eines aus dem Hydroxylgruppengehalt errechenbaren Molekulargewichts 500 bis 10 000, vorzugsweise 1000 bis 2500 auf Basis von (i) Adipinsäure und/oder Bernsteinsäure und (ii) gegebenenfalls Ethergruppen aufweisenden Alkandiolen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen wie z. B. Ethylenglykol, Diethylenglykol, 1,4-Butandiol, Neopentylglykol und/oder 1,6- Hexandiol. Polyesterdiole, bei deren Herstellung ausschließlich Ethylenglykol und/oder 1,4-Butandiol als Diol eingesetzt worden sind, sind besonders bevorzugt.

Bei den gegebenenfalls als Hydroxylgruppen aufweisenden Kettenverlängerungs mitteln mitzuverwendenden, gegebenenfalls Ethergruppen aufweisenden Alkandiolen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen handelt es sich um solche der soeben beispielhaft genannten Art.

Die Diaminkomponente c) besteht entweder aus c1) aus Diaminosulfonaten der bereits obengenannten allgemeinen Formel oder aus c2) Gemischen derartiger Diaminosulfonate mit Ethylendiamin, welches, falls überhaupt, in Mengen von bis zu 90, vorzugsweise bis zu 70 Äquivalent-%, bezogen auf die gegenüber Iso cyanatgruppen reaktionsfähigen Aminogruppen der Komponente c) zum Einsatz gelangt. Ganz besonders bevorzugte Diaminosulfonate sind die Kalium- oder Natriumsalze der N-(2-Aminoethyl)-2-aminoethansulfonsäure.

Die Diaminkomponente c) wird im allgemeinen in einer Menge von 1 bis 10, vorzugsweise 2 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Komponente b) mitverwendet.

Bei der gegebenenfalls mitzuverwendenden Aufbaukomponente d) handelt es sich um hydrophile, einwertige Polyetheralkohole der allgemeinen Formel

H-X-O-R

in welcher
R und X die bereits obengenannte Bedeutung haben.

Bevorzugt sind solche derartige Polyetheralkohole, für welche
R für einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 4 Kohlenstoff atomen steht und
X für eine Polyalkylenoxidkette des Molekulargewichtsbereichs 500 bis 4000 steht, in welcher mindestens 40, insbesondere mindestens 70 und besonders bevorzugt 100% der vorliegenden Alkylenoxideinheiten, Ethylenoxidein heiten und die restlichen Alkylenoxideinheiten Propylenoxideinheiten dar stellen.

Die Formgebung und die gleichzeitige Einbettung des biologischen Materials erfolgt durch eine ionisch induzierte Koazervation der Polyesterpolyurethanpoly harnstoffe, bei der die Polysaccharidkomponente eingeschlossen wird. Das Verfahren zur Einbettung kann sowohl in einem Schritt, als auch in einem mehrstufigen Prozeß durchgeführt werden. Beim einstufigen Verfahren werden biologisches Material, Polyesterpolyurethanpolyharnstoff und biologisches Material gemeinsam vermischt und durch Zugabe zu einer wäßrigen Salzlösung zur Koazervation gebracht. Dieser Einschlußprozeß wird wesentlich durch die Viskosität der verwendeten Polyesterpolyurethanpolyharnstoffe/Poly saccharid Mischung im verwendeten Lösungsmittel bestimmt.

In einem zweistufigen Verfahren können durch die Wahl eines geeigneten Poly saccharids wie z. B. Alginat zunächst Hydrogelkugeln erzeugt werden, die aus einem Polysaccharid bestehen. Diese Hydrogelteilchen können durch Eintauchen in eine wäßrige Lösung des Polyesterpolyurethanpolyharnstoffes mit einer mechanisch stabilen Hülle versehen werden.

Als erfindungsgemäße Polysaccharidkomponente des Hydrogels können sämtliche biologisch abbaubaren Polysaccharide oder deren Derivate einzeln oder in Mischung verwendet werden. Geeignet sind beispielsweise native und lösliche Stärke beliebiger Provenienz, Amylose, Amylopektin, Alginsäuren, Alginate, Carrageenan, Chitin, Chitosan, Dextran, Glycogen, Guar, Johannisbrotkernmehl, Laevan, Pektin, Pullulan, Tamaridenkernmehl, Xanthan und Hylan, sowie Cellulose beliebiger Provenienz. Geeignet sind ebenfalls Cellulosederivate, wie z. B. Celluloseether, Celluloseester und Cellulosecarbamate.

Besonders geeignet sind z. B. Celluloseether wie Methylcellulose, Ethylcellulose oder B enzylcellulose mit durchschnittlichen Sub stitutionsgraden kleiner oder gleich 2.5, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylcellulose, Dihydroxypropylcellulose, Hydroxybutylcellulose, Methylhydroxyethylcellulose, Methylhydroxypropylcellu lose, Methylhydroxybutylcellulose, Ethylhydroxypropylcellulose, Ethylhydroxy ethylcellulose, Carboxyalkylcellulose, Sulfoalkylcellulose, Cyanoethylcellulose und deren Mischether. Besonders bevorzugt werden Methylcellulose, Hydroxyethyl cellulose oder Hydroxypropylcellulose eingesetzt. Weiterhin geeignet sind Poly sacchridderivate insbesondere Cellulosederivate mit beliebigen Mischungen aus Ether-, Ester- und Carbamatsubstituenten.

Die erfindungsgemäßen Polyurethan-Polysaccharid-Kombinationen, im folgenden auch als "blend" bezeichnet, lassen sich durch Autoklavieren sterilisieren und sind vollständig biologisch abbaubar.

Desweiteren ermöglichen sie die Kontrolle und Einstellung weiterer Eigenschaften, nämlich von Wasserhaushalt, Formstabilität, Permeabilität für Sauerstoff und Nähr stoffe, Einstellung physiologischer Bedingungen, mechanischer Abbau z. B. durch auskeimende Pflanzen, sowie Einlagerung und Permeabilität für Nähr-, Schutz- und Wirkstoffe.

Es muß als überraschend angesehen werden, daß die blends Kombinationen von Eigenschaften aufweisen, die für den Verwendungszweck, nämlich die Verkapse lung von teilungsfähigem, biologischen Material von Vorteil sind:

- kann in wäßrigen Lösungsmitteln verarbeitet werden;
- kann bei physiologischen Temperaturen (18°-30°C) verarbeitet werden;
- kann durch Autoklavieren sterilisiert werden, ohne seine Eigenschaften zu verlieren;
- ist vollständig biologisch abbaubar und kompostierbar;
- kann in einfachen, wirtschaftlichen Verfahren zur Verkapselung eingesetzt werden;
- ist für Pflanzen untoxisch;
- kann so verarbeitet werden, daß Wasser und Gasaustausch gewährleistet sind;
- führt zu befriedigenden Keimraten.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung sind Wasser enthaltende Einbettungs massen für biologisches Material, welche einen vollständig biologisch abbaubaren Polyesterpolyurethanpolyharnstoff und wenigstens ein vollständig biologisch abbaubares ionisches oder neutrales Polysaccharid oder Polysaccharidderivat enthalten.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Einbettungsmasse zuminde stens zu 20 Gew. % aus dem vorstehend beschriebenen Polyesterpolyurethanpoly harnstoff und wenigstens zu 0.1 Gew. % aus einer Polysaccharidkom ponente wie z. B. aus Stärke, einem Stärkederivat, Cellulose, einem Celluloseether oder beliebigen Mischungen solcher.

Besonders bevorzugt sind hierbei in Wasser lösliche oder zumindest gut quellbare Polysacccharidderivate wie z. B. Stärke, Stärkeether oder Celluloseether sowie wäßrige 5-50 gew.%ige Dispersionen des Polyesterpolyurethanpolyharnstoffes.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Einbettung von biologischem Material, bei dem man das biologische Material in Gegenwart einer wäßrigen Dispersion eines Polyesterpolyurethanpolyharnstoffes mit einem Polysaccharid und/oder Polysaccharid-Derivat vermischt und durch Kontaktieren mit einer Salzlösung den Polyesterpolyurethanpolyharnstoff zur Koazer vation bringt. Durch diese ionisch induzierte Koazervation des Polyesterpoly urethanpolyharnstoffes wird die Polysaccharidkomponente und das beigefügte biologische Material eingeschlossen, wobei dieser Einschlußprozeß wesentlich durch die Viskosität der verwendeten Polyesterpolyurethanpolyharn stoffe/Polysaccharid-Mischung im verwendeten Lösungsmittel mitbe stimmt wird.

Bevorzugt muß die kinematische Viskosität der durch Ionen zu vernetzenden Lösung größer als 1.1 cS, bzw. die spezifische Viskosität größer als 1.1 sein.

Das Verfahren zur Einbettung kann sowohl in einem Schritt als auch in einem mehrstufigen Prozeß durchgeführt werden. Beim einstufigen Verfahren werden biologisches Material, Polyesterpolyurethanpolyharnstoff und Poly saccharidkomponente gemeinsam vermischt und durch Zugabe zu einer wäßrigen Salzlösung zur Koazervation gebracht. Es resultieren Hydrogelpartikel, die ent sprechend dem Verfahren in Form von Kugeln, Schläuchen etc. hergestellt werden können. Das Hydrogel-Einbettungsmaterial besteht hierbei aus einem Blend von Polysaccharid und Polyesterpolyurethanpolyharnstoff.

In einem zweistufigen Verfahren können durch die Wahl eines geeigneten Poly saccharids wie z. B. Alginat zunächst Hydrogelkugeln erzeugt werden, die aus einem Polysaccharid bestehen. Diese werden durch Eintropfen einer Mischung von Polysaccharid und biologischem Material in eine Salzlösung erhalten. Die Hydro gelteilchen enthalten noch ausreichende Mengen an Ionen für die Koazervation von Polyesterpolyurethanpolyharnstoff. Deshalb können diese Hydrogel teilchen durch Eintauchen in eine wäßrige Lösung des Polyurethanpolyharnstoffs mit einer mechanisch stabilen Hülle versehen werden.

Grundsätzlich bestehen also mindestens 2 Möglichkeiten um den Einbettungs prozeß des biologischen Material in Polysaccharid-Polyesterpolyurethanpolyharn stoff-Hydrogelen durchzuführen.

Generell kann dieser Prozeß durch Variation der Zusammenfügung von biolo gischem Material, Polysaccharid, Polyesterpolyurethanpolyharnstoff und Ionen variiert werden, wobei immer die Zusammenwirkung von Polyesterpolyurethan polyharnstoff und Ionen zur Koazervation und somit zur Einbettung und Formgebung führt, so daß dieser Schritt zuletzt erfolgen muß, jedoch beliebige Mischungen A und B verwendet werden können, wobei Mischung A aus Polysaccharid, Polyesterpolyurethanpolyharnstoff und/oder biologischem Material bestehen kann und Mischung B aus Ionen, biologischem Material und Polysaccharid bestehen kann.

In einer besonders bevorzugten einstufigen Ausführungsform wird die Poly saccharidkomponente in einer wäßrigen Dispersion des Polyesterpolyurethanpoly harnstoffes aufgequollen oder gelöst, das biologische Material zugegeben und die resultierende Mischung durch Zusatz von Ionen, bevorzugt mehrwertigen Ionen wie insbesondere Ca²⁺, Mg²⁺, oder Al³⁺ in Form ihrer Chloride im Bereich von 10-1000 mM zur Koazervation gebracht, wobei durch diesen Vorgang eine Formgebung zu Kugeln, Fasern, Folien oder anderen Formkörpern erfolgen kann. Hierbei entstehen Hydrogele, die aus einem Blend von Polysaccharid und Polyesterpolyurethanpolyharnstoff bestehen.

In einer weiteren bevorzugten zweistufigen Ausführungsform wird das biologische Material mit Ionen und Polysaccharid in einem wäßrigen Lösungsmittel vermischt und durch Zugabe zu einer Polyurethanharnstoffdispersion eine Einbettung in einem Polysaccharidhydrogel vorgenommen, welches von einer Polyurethanpoly harnstoffhülle bedeckt ist.

Im Verfahren zur Einbettung können den Einbettungsmassen Nähr-, Schutz- und Wirkstoffe, die das Wachstum oder den Metabolismus des einzubettenden biolo gischen Materials begünstigen, sowie dieses vor schädlichen Einflüssen schützen, zugesetzt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Einbettungsmasse in halb konzentriertem Nährmedium der Zusammensetzung nach Murashige und Skoog, veröffentlicht in Physiol. Plant, 15 473, 1962, hergestellt werden, welchem 5-20g/l Saccharose, bevorzugt aber 10 g/l Saccharose zugesetzt wurde.

Es können auch abhängig vom eingebetteten Pflanzenmaterial beliebige andere Nährsalzmischungen, (die z. B. bei der niederländischen Firma Duchefa kommer ziell erhältlich sind) und Zucker verwendet werden. Die Nährmedien können zur Beeinflussung der Entwicklung die dem Fachmann bekannten Phytohormone ent halten. Bei Nährstoffen handelt es sich um die abhängig vom Pflanzenmaterial gebräuchlichen und kommerziell erhältlichen Nährsalz- und Vitaminmischungen sowie um ggf. ebenfalls kommerziell erhältliche natürliche oder synthetische Phytohormone z. B. aus der Klasse der Auxine, Cytokinine, Gibbereline, Abscisinsäure, sowie ethylenbildende Substanzen. Desweiteren Verbindungen, die vitamin- oder phytohormonähnliche Wirkungen haben, wie z. B. Chloro cholinchlorid, Lipo-Oligosaccharide, Salicylsäurederivate.

In einer besonderen Ausführungsform können dem Einbettungsmaterial zum Schutz des sich teilenden Pflanzenmaterials bakterizide, fungizide, insektizide, akarizide, nematizide und bei entsprechender natürlicher oder gentechnisch erzeugter Toleranz auch herbizide Wirkstoffe zugesetzt werden. Bei Schutzstoffen handelt es sich z. B. um Insektizide, z. B. aus den Klassen der Phosphosäurester, Carbamate, insbesondere Imidacloprid, oder z. B. um Fungizide aus den Klassen der Azole, insbesondere Triadimenol und Tebuconazol.

Als Beispiele für Fungizide seien genannt:
2-Aminobutan; 2-Anilino-4-methyl-6-cydopropyl-pyrimidin; 2′,6′-Dibromo-2-me thyl-4′-trifluoromethoxy-4′-trifluoromethyl-1,3-thiazol-5-carboxanil-id; 2,6-Dichloro- N-(4-trifluoromethylbenzyl)-benzamid; (E)-2-Methoximino-N-methyl-2-(2-phenoxy phenyl)-acetamid; 8-Hydroxychinolinsulfat; Methyl-(E)-2-{2-[6-(2-cyanophenoxy)- pyrimidin-4-yloxy]-phenyl}-3-methoxyacrylat; Methyl-(E)-methoximino[alpha-(o- tolyloxy)-o-tolyl]-acetat; 2-Phenylphenol (OPP), Aldimorph, Ampropylfos, Anilazin, Azaconazol,
Benalaxyl, Benodanil, Benomyl, Binapacryl, Biphenyl, Bitertanol, Blasticidin- S, Bromuconazole, Bupirimate, Buthiobate,
Calciumpolysulfid, Captafol, Captan, Carbendazim, Carboxin, Chinomethionat (Quinomethionat), Chloroneb, Chloropicrin, Chlorothalonil, Chlozolinat, Cufraneb, Cymoxanil, Cyproconazole, Cyprofuram,
Dichlorophen, Diclobutrazol, Dichlofluanid, Diclomezin, Dicloran, Diethofencarb, Difenoconazol, Dimethirimol, Dimethomorph, Diniconazol, Dinocap, Diphenylamin, Dipyrithion, Ditalimfos, Dithianon Dodine, Drazoxolon,
Edifenphos, Epoxyconazole, Ethirimol, Etridiazol,
Fenarimol, Fenbuconazole, Fenfuram, Fenitropan, Fenpiclonil, Fenpropidin, Fen propimorph, Fentinacetat, Fentinhydroxyd, Ferbam, Ferimzone, Fluazinam, Fludioxonil, Fluoromide, Fluquinconazole, Flusilazole, Flusulfamide, Flutolaml, Flutriafol, Folpet, Fosetyl Aluminium, Fthalide, Fuberidazol, Furalaxyl, Furmecyclox,
Guazatine,
Hexachlorobenzol, Hexaconazol, Hymexazol,
Imazalil, Imibenconazol, Iminoctadin, Iprobenfos (IBP), Iprodion, Isoprothiolan,
Kasugamycin, Kupfer-Zubereitungen, wie: Kupferhydroxid, Kupfernaphthenat, Kupferoxychlorid, Kupfersulfat, Kupferoxid, Oxin-Kupfer und Bordeaux- Mischung,
Mancopper, Mancozeb, Maneb, Mepanipyrim, Mepronil, Metalaxyl, Metconazol, Methasulfocarb, Methfuroxam, Metiram, Metsulfovax, Myclobutanil, Nickeldimethyldithiocarbamat, Nitrothal-isopropyl, Nuarimol,
Ofurace, Oxadixyl, Oxamocarb, Oxycarboxin,
Pefurazoat, Penconazol, Pencycuron, Phosdiphen, Pimaricin, Piperalin, Polyoxin, Prob enazol, Prochloraz, Procymidon, Propamocarb, Propiconazole, Propineb, Pyrazophos, Pyrifenox, Pyrimethanil, Pyroquilon,
Quintozen (PCNB),
Schwefel und Schwefel-Zubereitungen,
Tebuconazol, Tecloftalam, Tecnazen, Tetraconazol, Thiabendazol, Thicyofen, Thiophanat-methyl, Thiram, Tolclophos-methyl, Tolylfluanid, Triadimefon, Triadimenol, Triazoxid, Trichlamid, Tricyclazol, Tridemorph, Triflumizol, Triforin, Triticonazol,
Validamycin A, Vinclozolin,
Zineb, Ziram,
8-tert.-Butyl-2-(N-ethyl-N-n-propyl-amino)-methyl-1,4-dioxa-spiro-[4-,5]decan, N-(R)-(1-(4-Chlorphenyl)-ethyl)-2,2-dichlor-1-ethyl-3t-methyl-1r-cyc-lopropancar bonsäureamid (Diastereomerengemisch oder einzelne Isomere),
[2-Methyl-1-[[[1-(4-methylphenyl)-ethyl]-amino]-carbonyl]-propyl]-ca-rbaminsäure- 1-methylethylester und
1-Methyl-cyclohexyl-1-carbonsäure-(2,3-dichlor-4-hydroxy)-anilid.

Als Beispiele für Bakterizide seien genannt:
Bronopol, Dichlorophen, Nitrapyrin, Nickel-Dimethyldithiocarbamat, Kasuga mycin, Octhilinon, Furancarb onsäure, Oxytetracyclin, Probenazol, Streptomycin, Tecloftalam, Kupfersulfat und andere Kupfer-Zubereitungen.

Als Beispiele für Insektizide, Akarizide und Nematizide seien genannt:
Abamectin, Acephat, Acrinathrin, Alanycarb, Aldicarb, Alphamethrin, Amitraz, Avermectin, AZ 60541, Azadirachtin, Azinphos A, Azinphos M, Azocyclotin, Bacillus thuringiensis, 4-Bromo-2-(4-chlorphenyl)-1-(ethoxymethyl)-5-(trifluorome thyl)-1H-pyrrole-3-carbonitrile, Bendiocarb, Benfuracarb, Bensultap, Betacyflu thrin, Bifenthrin, BPMC, Brofenprox, Bromophos A, Bufencarb, Buprofezin, Buto carboxin, Butylpyridaben,
Cadusafos, Carbaryl, Carbofuran, Carbophenothion, Carbosulfan, Cartap, Chloethocarb, Chloretoxyfos, Chlorfenvinphos, Chlorfiuazuron, Chlormephos, N- [(6-Chloro-3-pyridinyl)-methyl]-N′-cyano-N-methyl-ethanimidamide, Chlorpyrifos, Chlorpyrifos M, Cis-Resmethrin, Clocythrin, Clofentezin, Cyanophos, Cycloprothrin, Cyfluthrin, Cyhalothrin, Cyhexatin, Cypermethrin, Cyromazin,
Deltamethrin, Demeton-M, Demeton-S, Demeton-S-methyl, Diafenthiuron, Diazinon, Dichlofenthion, Dichlorvos, Dicliphos, Dicrotophos, Diethion, Diflubenzuron, Dimethoat,
Dimethylvinphos, Dioxathion, Disulfoton,
Edifenphos, Emamectin, Esfenvalerat, Ethiofencarb, Ethion, Ethofenprox, Ethoprophos, Etrimphos,

Fenamiphos, Fenazaquin, Fenbutatinoxid, Fenitrothion, Fenobucarb, Fenothiocarb, Fenoxycarb, Fenpropathrin, Fenpyrad, Fenpyroximat, Fenthion, Fenvalerate, Fipronil, Fluazinam, Fluazuron, Flucycloxuron, Flucythrinat, Flufenoxuron, Flufenprox, Fluvalinate, Fonophos, Formothion, Fosthiazat, Fubfenprox, Furathiocarb,
HCH, Heptenophos, Hexaflumuron, Hexythiazox,
Imidacloprid, Iprobenfos, Isazophos, Isofenphos, Isoprocarb, Isoxathion, Ivermectin, Lambda-cyhalothrin, Lufenuron,
Malathion, Mecarbam, Mevinphos, Mesulfenphos, Metaldehyd, Methacrifos, Methamidophos, Methidathion, Methiocarb, Methomyl, Metolcarb, Milbemectin, Monocrotophos, Moxidectin,
Naled, NC 184, Nitenpyram,
Omethoat, Oxamyl, Oxydemethon M, Oxydeprofos,
Parathion A, Parathion M, Permethrin, Phenthoat, Phorat, Phosalon, Phosmet, Phosphamidon, Phoxim, Pirimicarb, Pirimiphos M, Pirimiphos A, Profenophos, Promecarb, Propaphos, Propoxur, Prothiophos, Prothoat, Pymetrozin, Pyrachlo phos, Pyridaphenthion, Pyresmethrin, Pyrethrum, Pyridaben, Pyrimidifen, Pyriproxifen,
Quinalphos,
Salithion, Sebufos, Silafluofen, Sulfotep, Sulprofos,
Tebufenozide, Tebufenpyrad, Tebupirimiphos, Teflubenzuron, Tefluthrin, Temephos, Terbam, Terbufos, Tetrachlorvinphos, Thiafenox, Thiodicarb, Thiofanox, Thiomethon, Thionazin, Thuringiensin, Tralomethrin, Triarathen, Triazophos, Triazuron, Trichlorfon, Triflumuron, Trimethacarb,
Vamidothion, XMC, Xylylcarb, Zetamethrin.

Als Schutzstoffe können außerdem chemische oder biologische Resistenzinduk toren Verwendung finden, die einen Schutz der Pflanzen gegen phytopathogene Mikroorganismen wie Pilze, Bakterien, Viren oder Viroide bewirken. Manche Ver bindungen mit resistenzinduzierender Wirkung bewirken einen Schutz gegen In sekten oder Nematoden. Beispiele für Stoffklassen mit resistenzinduzierender Wir kung sind Benzothiadiazole und ihre Derivate, Mono- und Dichlorisonicotinsäuren und ihre Derivate, Dichlorisothiazole und ihre Derivate, Dibromthiophencarbon säuren und ihre Derivate, Salicylsäure und ihre Derivate sowie Probenazole. Bei den biologischen Resistenzinduktoren handelt es sich um Mikroorganismen, wie z. B. für die Pflanze nützliche Pilze, Bakterien oder Viren, die einen Schutz der Pflanze vor pathogenen Organismen, z. B. vor schädlichen Pilzen, Bakterien, Viren oder Nematoden bewirken.

Neben solchen Mikroorganismen können auch Organismen in den erfindungs gemäßen künstlichen Samen verwendet werden, die als Symbionten, wie z. B. als Mykorrhiza-Pilze, ober aber, wie z. B. Rhizobien im Zusammenhang mit der Stickstoff-Fixierung, das Wachstum von Pflanzen unterstützen. Auch durch die Bildung spezifischer Stoffwechselprodukte durch Mikroorganismen, die in Kom bination mit dem pflanzlichen Material eingesetzt werden, kann die Auskeimung und das Wachstum der Pflanzen verbessert und die Pflanze gegen Pathogene und Schädlingsbefall geschützt werden.

Die erfindungsgemäßen Hydrogel-Einbettungsmassen können als Lager- oder Transportform für das biologische Material eingesetzt werden.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist weiterhin die Verwendung der so erhaltenen eingebetteten biologischen Materialien als künstliche Saatgut.

Die biologische Abbaubarkeit der erfindungsgemäßen Polyesterpolyurethan polyharnstoffe sowie der Mischungen mit den erfindungsgemäßen Polysaccharidderivaten wurde im Kompostiertest gemäß DIN 54900 nachgewiesen. Die biologische Abbaubarkeit der aus den erfindungsgemäßen Materialien geformten Einbettungsmassen wurde ebenfalls in Kompost und Boden gezeigt.

Nach spätestens 4 Wochen war das Material komplett abgebaut, ein Kontroll versuch mit biologisch nicht aktivem Substrat zeigte keinerlei Abbau, so daß eine Desintegration der Einbettungsmasse durch Hydrolyse oder mechanische Einflüsse ausgeschlossen werden kann. Der Abbau erfolgte auch in Gegenwart der erfindungsgemäß genannten Zusätze wie z. B. Wirkstoffe, Nährstoffe etc.

Die zu testenden Verbindungen werden in einem geeignetem Kasten in eine 2 cm hohe Mischung aus durchgerottetem Kompost aus einer Kompostieranlage, Rotte grad IV, eingelegt. Die gefüllten Kästen werden in einem Brutschrank für jeweils 4 Wochen nacheinander bei 60, 50 und 37°C inkubiert. Wasserverluste werden über den Gewichtsverlust bestimmt und ausgeglichen. Während der Inkubation wird regelmäßig der pH-Wert des Komposts gemessen. Wenn der gemessene Wert um mehr als eine Einheit von pH 7 abweicht, wird der Wasserverlust durch 100 mM Kalium-Phosphat pH 7,0 ausgeglichen. Nach jeweils 1 Woche wird ein Ansatz abgebrochen, die Materialien entnommen, gereinigt, bei 80°C bis zur Gewichtskonstanz getrocknet und fotografiert. Unmittelbar nach dem Trocknen wird der Gewichtsverlust des Materials durch erneutes Wiegen bestimmt.

In der vergifteten Kontrolle wird der Ansatz komplett bei 105°C getrocknet und das dabei verdampfte Wasser dann durch eine 0,1%ige HgCl₂-Lösung ersetzt. Die Proben für die vergiftete Kontrolle werden vor dem Einbringen in das Kompostge misch in die HgCl₂-Lösung eingelegt und dann getrocknet. Der Kontrollansatz wird genauso inkubiert wie die zu testenden Ansätze. Eine Substanz wird dann als abbaubar eingestuft, wenn nach 4 Wochen im unvergifteten Ansatz keine Proben substanz mehr nachzuweisen, die Probe im vergifteten Ansatz jedoch unverändert ist.

Weiter wurde die Abbaubarkeit im Controlled Composting Test gemäß CEN-Draft überprüft.

Die Erfindung soll anhand der nachfolgenden Beispiele noch näher erläutert werden, ohne sie jedoch zu beschränken.

Beispiele

In den Beispielen wird als Polyesterpolyurethanpolyharnstoff der Polyesterpolyurethanpolyharnstoff gemäß der DE 19 517 185 verwendet. Als Hydroxyethylcellulose bzw. Hydroxypropylcellulose werden in den Beispielen wasserlösliche, biologisch abbaubare Hydroxyalkylcelluloseether mit einem mittleren Molekulargewicht (Zahlenmittel) von ca. 10.000 bis 200.000 g/mol und einem Substitutionsgrad bezüglich der Ethergruppen von ca. 0,5 bis 1,5 verwendet.

Beispiel 1

Die Kartoffelpflanzen (Solanum tuberosum) wurden in vitro vermehrt. Hierzu wurden Sproßabschnitte mit 2 bis 6 Blattachseln auf flüssiges BM-Medium mit 20 g/l Saccharose aufgelegt und bei einem Licht/Dunkel-Rhythmus von je 12 Stunden bei 22°C während der Tagesperiode und 19°C während der Nachtperiode im Pflanzenschrank inkubiert. Das BM-Medium besteht aus Salzen nach Mura shige/Skoog (vgl. Murashige T., Skoog, Physiol. Plant 15, 473-479, 1962) und Vitaminen entsprechend Gamborgs Medium BS (Gamborg O.L., Miller R.A., Ojima K., Exp Cell Res 50, 151, 1968; Gamborg O.L., Murashige T., Thorpe T.A., Vasil I.K., In Vitro 12, 473, 1976). Nach 3 bis 4 Wochen wurden Sproß abschnitte aus diesen Pflanzen gewonnen und für Verkapselungsversuche einge setzt.

Die Sproßabschnitte wurden unter sterilen Bedingungen in einer 3%igen Dis persion von Hydroxypropylcellulose (HPC; mit Zusatz von 0,2 M CaCl₂ in halbkonzentrierter Nährlösung nach Murashige-Skoog) suspendiert und unter Rüh ren in eine 1%ige Alginatlösung eingetropft. Anschließend wurden die Kugeln unter Rühren mit einer 0,2 M CaCl₂-Lösung gewaschen. Danach wurden die Kugeln unter leichtem Rühren in eine 5%ige wäßrige Dispersion von Polyester polyurethanpolyharnstoff eingebracht, wobei sich an der Kugeloberfläche eine dünne, elastische Hülle aus Polyesterpolyurethanpolyharnstoff aus bildete. Nach 5 Minuten wurden die Kugeln, die einen Durchmesser von ca. 5 mm besaßen, aus der Lösung entfernt und mit 0,2 M CaCl₂-Lösung gewaschen. Die Kugeln wurden zum Auskeimen auf Agarplatten mit halbkonzentriertem Nähr medium nach Murashige-Skoog ausgelegt. Die Inkubation erfolgte bei 20°C und täglich 12 Stunden Belichtung im Pflanzenschrank.

Nach ca. 2 bis 3 Wochen wuchsen kleine Pflanzen aus den Polymerkugeln. Die Keimrate betrug 66%.

Beispiel 2

Das zu verkapselnde biologische Material aus Kartoffelpflanzen (Anzucht vgl. Bei spiel 1) wurde unter sterilen Bedingungen in einer 3%igen Lösung von Natrium alginat suspendiert. Die Suspension wurde in eine 0,2 M CaCl₂-Lösung einge tropft, wodurch es zur Bildung von Alginatkugeln kam. Nach 30 Minuten wurden die Kugeln abgesaugt und in eine leicht gerührte 5%ige wäßrige Polyesterpoly urethanpolyharnstoff-Dispersion gegeben. An der Oberfläche des Alginat- Hydrogels bildete sich eine dünne elastische Umhüllung aus Polyesterpolyurethan polyharnstoff. Nach 5 Minuten wurden die Kugeln aus der Lösung entfernt und gegebenenfalls nochmals in einer 0,1 M CaCl₂-Lösung gewaschen. Zum Aus keimen wurden die Kugeln, die einen Durchmesser von ca. 5 mm besaßen, auf Agarplatten mit halbkonzentriertem Nährmedium nach Murashige-Skoog ausgelegt. Die Inkubation erfolgte, wie unter Beispiel 1 angegeben, im Pflanzenschrank.

Beispiel 3

75 ml einer 40%igen Dispersion eines Polyesterpolyurethanpolyharnstoffes und 75 ml einer 2%igen Dispersion von Hydroxyethylcellulose werden jeweils einzeln bei einer Temperatur von 121°C 20 Minuten lang autoklaviert und anschließend unter sterilen Bedingungen im Verhältnis 1 : 1 vermischt.

Die Sproßabschnitte der Kartoffel wurden unter sterilen Bedingungen auf die Ober fläche dieses Gemischs aus Hydroxyethylcellulose und Polyesterpolyurethanpoly harnstoffes aufgebracht und einzeln mit Hilfe einer Pipette angesaugt.

Anschließend werden die Sproßabschnitte mitsamt dem sie umgebenden Gemisch aus Hydroxyethylcellulose und Polyesterpolyurethanpolyharnstoffes in eine 0,2 M CaCl₂-Lösung eingetropft. Nach einer Verweilzeit von 10 Minuten wurden die Kugeln, die einen Durchmesser von ca. 5 mm besitzen, entnommen und auf Agar mit halbkonzentriertem MS-Medium ausgelegt. Die Inkubation erfolgte bei 20°C und täglich 12 Stunden Belichtung im Pflanzenschrank. Die Auskeimrate betrug 90% innerhalb von 2 bis 3 Wochen.

Beispiel 4

75 ml einer 40%igen Dispersion eines Polyesterpolyurethanpolyharnstoffes und 75 ml einer 2%igen Dispersion von Hydroxypropylcellulose wurden jeweils einzeln bei einer Temperatur von 121°C 20 Minuten lang autoklaviert und anschließend unter sterilen Bedingungen im Verhältnis 1 : 1 vermischt.

Die Kartoffelpflanzen wurden in vitro vermehrt (vgl. Beispiel 1). Nach 3 bis 4 Wochen wurden Sproßabschnitte aus diesen Pflanzen gewonnen und für Verkapse lungsversuche eingesetzt. Die Sproßabschnitte wurden unter sterilen Bedingungen auf die Oberfläche des Gemischs aus Hydroxypropylcellulose und Polyesterpoly urethanpolyharnstoff aufgebracht und einzeln mit Hilfe einer Pipette angesaugt.

Anschließend wurden die Sproßabschnitte mitsamt dem sie umgebenden Gemisch aus Hydroxypropylcellulosse und Polyesterpolyurethanpolyharnstoffes in eine 0,2 M CaCl₂-Lösung eingetropft. Nach einer Verweilzeit von 10 Minuten wurden die Kugeln, die einen Durchmesser von ca. 5 mm besitzen, entnommen und auf Agar mit halbkonzentriertem MS-Medium ausgelegt. Die Inkubation erfolgte bei 20°C und täglich 12 Stunden Belichtung im Pflanzenschrank. Die Auskeimrate lag zwischen 90 und 100% innerhalb von 2 bis 3 Wochen.

Beispiel 5

Zellsuspension von Karotte (Daucus carota) wurden in 50 ml hormonhaltigem Murashige-Skoog-Medium (MS-Medium; vgl. Murashige T., Skoog, F., Physiol. Plant. 15, 473-479, 1962) bei 100 Umdrehungen pro Minute und 25°C auf einer Schüttelmaschine im Dunkeln inkubiert.

Nach 8 Tagen wurden 150 ml der Zellsuspension über Siebe der Maschenweite 500 µm, 75 µm und 30 µm gegeben. Die Zellfraktion 30 bis 75 µm wurde mit hormonfreiem Medium abgespült, durch Zentrifugation bei 100 g sedimentiert, zweimal mit hormonfreiem MS-Medium gewaschen und nach erneuter Zentrifuga tion in 20 ml hormonfreiem MS-Medium aufgenommen. Die Zellzahl betrug in der Regel 0,5 × 10⁴ bis 10⁵ Zellen/ml.

Diese Zellen wurden zur Induktion der Embryogenese eingesetzt. Die gesiebten, gewaschenen Zellen wurden, wie oben angegeben, auf der Schüttelmaschine weiterinkubiert; nach 2 und 5 Tagen erfolgte ein Medienwechsel, wobei die Zellen abzentrifugiert und in hormonfreiem MS-Medium resuspendiert. Danach wurde weitere 9 Tage inkubiert. Nach insgesamt 14 Tagen enthielt die Suspension 10 bis 100 Embryoide/ml.

Somatische Embryonen der Stadien "Torpedo" und "Cotelydonary" aus Karotte wurden auf die Oberfläche eines Gemischs aus Hydroxypropylcellulose und Polyesterpolyurethanpolyharnstoff aufgebracht. Die Embryonen wurden einzeln mit Hilfe einer Pipette angesaugt und mit dem sie umgebenden Polymer gemisch in eine 0,2 M CaCl₂-Lösung eingetropft. Nach einer Verweilzeit von 10 Minuten wurden die Kugeln, die einen Durchmesser von ca. 5 mm besitzen, entnommen und auf Agar mit halbkonzentriertem MS-Medium ausgelegt. Die Inkubation erfolgte bei 20°C und täglich 12 Stunden Belichtung im Pflanzen schrank. Nach 2 Wochen waren 20% der Kugeln ausgekeimt.

Beispiel 6

Überprüfung der biologischen Abbaubarkeit der Verkapselungen gemäß DIN 54900:
Die aus den Beispielen 1-5 erhaltenen Verkapselungen wurden wie vorstehend be schrieben in einem Kompostierversuch auf ihre vollständige biologische Abbaubar keit überprüft. Im Abstand von einigen Tage wurde der Abbau überprüft. Der Kontrollversuch in vergiftetem Kompost zeigt, daß mikrobieller Abbau stattfindet.

Beispiel 7

75 ml einer 40%igen Dispersion eines Polyesterpolyurethanpolyharnstoffes und 75 ml einer 2%igen Dispersion von Hydroxypropylcellulose die zusätzlich 2% Imidacloprid enthält, wurden jeweils einzeln bei einer Temperatur von 121°C 20 Minuten lang autoklaviert und anschließend unter sterilen Bedingungen im Verhältnis 1:1 vermischt. Dieses Gemisch wurde in ein 0.2 M CaCl₂ Lösung eingetropft.

Die resultierenden ca. 5 mm großen Kugeln enthalten ca. 30 mg/g des Wirkstoffes.

Beispiel 8 Trocknung/Rehydratisierung

Die in den Beispiel 1 bis 5 hergestellten Kugeln wurden an der Raumluft 7 Tage getrocknet und gewogen. Nach 24 Stunden Lagerung in Wasser wurde eine Gewichtszunahme um 45% festgestellt, die sich auch bei längerer Lagerung in Wasser nicht weiter vergrößerte.

Claims

1. Hydrogele enthaltend wenigstens einen Polyesterpolyurethanpolyharnstoff, Polysaccharide und/oder Polysaccharid-Derivate sowie biolo gisches Material.

2. Hydrogele gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als biologi sches Material teilungsfähiges Pflanzenmaterial, insbesondere Pflanzen material aus der Gruppe Pflanzenzellen, Kallusgewebe, Protoplasten, Pflan zengewebe oder Pflanzenorgane wie z. B. Aventivsprossen, Mikroknollen, Achselknospen, Apikalknospen, Sprößlinge, sowie zygotische oder soma tische Embryonen oder Protocorm-Analoge eingesetzt wird.

3. Hydrogele gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als biolo gisches Material teilungsfähiges Material aus transgenen Pflanzen einge setzt wird.

4. Hydrogele gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß man einen Polyesterpolyurethanpolyharnstoff aus der Umsetzung einer Diisocyanatkomponente a) mit einer Diolkomponente b), einer Diaminkomponente c) und hydrophilen Polyetheralkoholen d) in Gegenwart von Wasser e), welches nicht in die Berechnung des Äqui valentverhältnisses von Isocyanatgruppen zu gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Gruppen eingeht, einsetzt.

5. Hydrogele gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man als Diiso cyanatkomponente a) Hexamethylendiisocyanat oder ein Hexamethylendiiso cyanat-Gemisch mit insgesamt bis zu 60 Gew.-% 1-Isocyanato-3,3,5- trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexan und/oder 4,4′-Disocyanatodicyclo hexylmethan und/oder 1-Methyl-2,4(6)-diisocyanto-cydohexan einsetzt.

6. Hydrogele gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß als Polysaccharide und/oder Polysaccharid-Derivate Alginate, Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose und/oder Hydroxypropylcellulose eingesetzt werden.

7. Hydrogele gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß sie zur Pflanzenaufzucht geeignete Nährsalzmischungen, bak terizide, fungizide, insektizide, akarizide, nematizide und/oder herbizide Wirkstoffe enthalten.

8. Für biologisches Material geeignete Einbettungsmassen enthaltend einen Polyesterpolyurethanpolyharnstoff und Polysaccharide und/oder Polysaccharid-Derivate.

9. Einbettungsmassen gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbettungsmassen eine wäßrige Dispersion des Polyesterpolyurethanpoly harnstoffes in einer Menge von 5 bis 50 Gew.-% und ein Poly saccharid und/oder Polysaccharid-Derivat in einer Menge von wenigstens 0,1 Gew.-% enthalten.

10. Verfahren zur Herstellung von in Hydrogelen eingebetteten biologischen Materials, dadurch gekennzeichnet, daß man das biologische Material in Gegenwart einer wäßrigen Dispersion eines Polyesterpolyurethan polyharnstoffes mit einem Polysaccharid und/oder Polysaccharid- Derivat vermischt und durch Kontaktieren mit einer Salzlösung den Polyesterpolyurethanpolyharnstoff zur Koazervation bringt.

11. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Salzlösung mehrwertiger Ionen einsetzt.

12. Verwendung der biologisches Material enthaltenden Hydrogele gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 als künstliches Saatgut.