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Von Pilzen lernen

erstellt von timo_meyer zuletzt verändert: 17.11.2016 13:36 — abgelaufen

Dank Hydrophobin bleiben Pilze nicht lange nass. Das Protein sorgt dafür, dass Wasser an der Oberfläche der Fruchtkörper wie an einem Regenmantel abperlt. Gelingt es, diesen Prozess zu reproduzieren, könnte dies auch zur Verbesserung von zahlreichen Alltagsprodukten beitragen.

Hydrophobin besitzt bemerkenswerte Eigenschaften. Trägt man das Eiweiß auf eine Oberfläche auf, verändert diese ihr Verhalten grundlegend. Materialien etwa, von denen Flüssigkeiten nur schwer abperlen, reagieren nach einer Beschichtung mit dem Protein ähnlich des bekannten Lotuseffekts schlagartig wasserabweisend.

Dabei ist der Stoff ein wahres Wunder an Effizienz. So reicht bereits eine wenige Nanometer dicke Beschichtung mit dem Protein aus, um die Charakteristik einer Oberfläche nachhaltig zu modifizieren. Schafft man es, diese in der Natur natürlich auftretenden Eigenschaften in industrielle Prozesse zu überführen, sind vielfältige Anwendungen denkbar.  Möbeln und Fußböden aus Holz kann Feuchtigkeit nach einer Behandlung  mit dem Protein zum Beispiel kaum mehr etwas anhaben.

Werden hingegen ursprünglich wasserabweisende Oberflächen mit Hydrophobin behandelt, ist ein genau entgegengesetztes Verhalten zu beobachten. In diesem Fall bewirkt das Auftragen des Films, dass sich die ehemals hydrophoben Materialien gut mit Flüssigkeiten benetzen lassen. Das ist immer dann hilfreich, wenn sich wässrige Lösungen gut verteilen sollen, zum Beispiel beim Bedrucken von Folien, oder wenn es darum geht, Oberflächen möglichst schnell zu trocken.

Auch in der Medizin versprechen neuartige Beschichtungen Fortschritte in unterschiedlichen Bereichen: „In einem von der Baden-Württemberg-Stiftung geförderten Verbundprojekt untersuchen wir zum Beispiel, ob sich mit Hydrophobin die Anheftung von menschlichen Zellen an Implantaten verbessern lässt“, erklärt Professor Reinhard Fischer vom Karlsruher Institut für Technologie. Auf den gegenteiligen Effekt setzen die Wissenschaftler, wenn sie überprüfen, wie sich ein Anheften von Bakterien und Pilzen an Sanitärprodukten oder Kathetern mit der Verwendung von Hydrophobinen vermindern ließe.

Im von Reinhard Fischer koordinierten GEOTECHNOLOGIEN-Projekt HYDROPHOBINE werden natürliche Hydrophobine in Langzeitexperimenten gezielt modifiziert und im Anschluss untersucht, welchen Einfluss dies auf das unerwünschte Anlagern von Biofilmen an Oberflächen hat. Um Experimente in diesem Umfang durchzuführen, mussten allerdings zunächst Wege gefunden werden, das Protein, das erst Anfang der 1990iger Jahren entdeckt wurde, in größeren Mengen herzustellen.

„Hydrophobin ist nicht leicht zugänglich, die Reinigung von Pilzen aufwendig und nicht für eine Gewinnung im großen Stil geeignet“, erklärt Fischer. Weil der Eiweißstoff nur in äußerst geringen Mengen in den Fruchtkörpern zu finden ist, mussten bis vor einigen Jahren noch viele Kilogramm Champignons verarbeitet werden, um wenige Milligramm des Proteins zu erhalten.

Inzwischen ist es BASF SE, einer der Projektpartner von HYDROPHOBINE, gelungen, ein Eiweiß des Schimmelpilzes Aspergillus nidulans in industriellen Mengen herzustellen. Material, das von den Forschern in den vergangenen drei Jahren genau unter die Lupe genommen wurde. Die Wissenschaftler beschichteten dabei eine Auswahl verschiedener Oberflächen mit natürlichen und modifizierten Hydrophobinen.

Erste Ergebnisse des noch bis Juli 2011 geförderten Projekts sind durchaus erfolgsversprechend. Fischer: „Bei unserer Arbeit erwiesen sich modifizierte Hydrophobine für die Beschichtung von Oberflächen in monolagiger Struktur als äußerst effizient, stabil und homogen, so dass uns ein Einsatz gerade auch für großflächige Oberflächenmodifikationen vielversprechend erscheint.“  Um diese Arbeit in massentaugliche Anwendungen zu überführen, wollen die Forscher im nächsten Schritt nun den Herstellungsprozess von gezielt modifizierten Hydrophobinen optimieren.

RD, iserundschmidt 05/2011


HYDROPHOBINE ist Teil des GEOTECHNOLOGIEN-Schwerpunkts „Mineraloberflächen: Von atomaren Prozessen zur Geotechnik“. Die anderen Projekte dieses Kernbereichs finden Sie hier.

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