Funktionsbeschichtung aus Proteinen und Bakterien
Lebendes Material macht schädliches UV-Licht sichtbar.
T-Shirts, die vor zu viel Sonne warnen, oder Etiketten, die die Beschädigung lichtempfindlicher Stoffe nachweisen: Forschende der Technischen Universität München (TUM) haben mit Proteinen und Bakterien eine Beschichtung entwickelt, die das ermöglicht. Sie weist den Kontakt mit UV-A-Strahlen sicher nach, ist biobasiert und könnte den Weg für weitere vielfältige Materialien ebnen, die sich biologischen Funktionen von Zellen zunutze machen.
Das Protein mEosFP kann erröten: Bei Kontakt mit UV-A-Licht verändert es sich von einem Grün- zu dem Rotton. Dieser Farbwechsel prädestiniert es für den Einsatz in UV-A-Sensoren, die anzeigen, wenn bestimmte UV-Werte erreicht werden. Doch bislang war unklar, wie sich solche Proteine stabil und funktionsfähig in Farben und Beschichtungen integrieren lassen, ohne deren Materialeigenschaften zu beeinträchtigen.
Ein Team um Volker Sieber, Professor für Chemie biogener Rohstoffe und Rektor des TUM Campus Straubing, hat nun eine Lösung entwickelt, wie er in der Wiley-Zeitschrift Advanced Materials – Interfaces berichtet. Das Ergebnis ist eine biobasierte Alternative zu traditionellen UV-A-Sensoren, die fossile Rohstoffe wie Öl und Kohle nutzen.
Dieser Forschungserfolg könnte nun als Blaupause für Fortschritte in der jungen Disziplin der sog. lebenden oder auch biohybriden Materialien dienen. Ihr Ziel ist es, biologische Organismen wie Pilze, Algen, Proteine oder Bakterien so in Materialien einzubinden, dass diese sich selbst reparieren, nachwachsen oder auf Reize reagieren können.
Für die Studie kultivierte das Team auf Basis von E. coli-Bakterien das gewünschte Protein. Dann arbeiteten die Forscher die gesamte Biomasse in die Farbformulierung ein. „Die Bakterien scheinen den Proteinen als eine Art Schutzraum zu dienen, der sie von den in der Formulierung enthaltenen chemischen und physikalischen Einflüssen abschirmt“, erklärte Amelie Skopp, die Erstautorin der Studie.
Der Farbwechsel setzt bereits nach wenigen Minuten Bestrahlung ein. Einsatzbereiche für UV-A-Sensoren sind u. a. Outdoorkleidung, die vor übermäßiger Sonnenexposition warnt, die Lagerung und der Versand lichtempfindlicher Medikamente sowie die Kontrolle von UV-Desinfektionsprozessen.
