{"id":13272,"date":"2013-02-14T00:00:00","date_gmt":"2013-02-13T22:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/www.bio-based.eu\/news\/index.php?startid=20130214-07n"},"modified":"2013-02-14T00:00:00","modified_gmt":"2013-02-13T22:00:00","slug":"weisse-biotechnologie-protein-laesst-massgeschneidertes-material-wachsen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/weisse-biotechnologie-protein-laesst-massgeschneidertes-material-wachsen\/","title":{"rendered":"Wei\u00dfe Biotechnologie: Protein l\u00e4sst ma\u00dfgeschneidertes Material wachsen"},"content":{"rendered":"

Forscher am Leibniz-Institut f\u00fcr Neuartige Materialien INM haben einen Weg gefunden, bei dem sie das Protein einer Meeresschnecke dazu verwenden, gezielt Kalk-Arten, zu denen auch Perlmutt geh\u00f6rt, herzustellen. Die Ergebnisse wurden j\u00fcngst in der Fachzeitschrift PLOS ONE<\/a> ver\u00f6ffentlicht.<\/b><\/p>\n

Gl\u00e4nzendes Perlmutt ist nicht nur sch\u00f6n anzusehen. Seine Festigkeit, H\u00e4rte und der dichte, schichtartige Aufbau machen das Material f\u00fcr unterschiedliche Industrieanwendungen interessant: Als biologisches Kompositmaterial vereinigt es viele Vorteile, die sonst \u00fcber den rohstoffintensiven Weg der Chemischen Nanotechnologie erm\u00f6glicht werden. <\/p>\n

Dazu koppelten die Forscher das Protein Perlucin aus der Haliotis-Schnecke (Seeohr) an das Gr\u00fcn-Fluoreszierende-Protein (GFP) und tr\u00e4ufelten zu dieser L\u00f6sung Carbonat- und Kalziumionen. Je nachdem, in welcher Reihenfolge die Wissenschaftler die Ionen zur L\u00f6sung gaben, und je nach pH-Wert, entstanden unterschiedliche Kalk-Arten in Form verschiedener Kristalle. “Die Kopplung von GFP an Perlucin erm\u00f6glicht zweierlei”, sagt Ingrid Weiss, Leiterin des Programmbereichs Biomineralisation. “GFP erh\u00f6ht die L\u00f6slichkeit von Perlucin; nur so k\u00f6nnen wir \u00fcberhaupt in Wasser damit arbeiten. Andererseits hat GFP auch selbst einen Einfluss darauf, welche Kalk-Arten entstehen”, erkl\u00e4rt die Biologin weiter.<\/p>\n

Echtes Perlmutt setzt sich aus anorganischen Kalziumcarbonat-Schichten zusammen, die durch organische Bestandteile wie Chitin, Kollagen oder Proteine miteinander “verklebt” sind. Die Rolle dieser Proteine auf das Wachstum des Perlmutt, wie zum Beispiel bei Perlen oder Muschelschalen, ist zurzeit nicht gekl\u00e4rt. Bisher geht man davon aus, dass sie sowohl die Kristallisation der Ionen steuern, als auch selbst am Aufbau des Perlmutt beteiligt sind.<\/p>\n

“Ebenso verh\u00e4lt es sich bei unserem System im Reagenzglas”, meint Weiss, “wenn wir die entstandenen Kalk-Arten im Elektronenmikroskop oder mittels Fluoreszenzabbildung untersuchen, sehen wir, dass GFP ebenfalls als “Abstandhalter” f\u00fcr die Kalziumcarbonatpl\u00e4ttchen und \u2013kristalle dient, also am Wachstum der Kristalle m\u00f6glicherweise beteiligt ist.” Die Forscherin gibt jedoch zu bedenken, dass die genaue Rolle des GFP noch nicht gekl\u00e4rt sei. GFP stamme urspr\u00fcnglich aus einer Qualle, die es sicher nicht dazu nutze, Mineralien hervorzubringen. Ob es tats\u00e4chlich zum Wachstum beitrage, oder nur zuf\u00e4llig als Abstandhalter diente, m\u00fcssten weitere Forschungsarbeiten kl\u00e4ren.<\/p>\n

Die Programmbereichsleiterin sieht in den Ergebnissen ihres Teams einen Meilenstein f\u00fcr die zuk\u00fcnftige Entwicklung der wei\u00dfen Biotechnologie: “Wenn wir die “Wachstumsproteine” von Muscheln durch GFP in eine l\u00f6sliche Form bringen, ist der erste Schritt getan, sie in Bakterien zu exprimieren.” Damit k\u00f6nnten, \u00e4hnlich wie heutzutage Insulin im Gro\u00dfma\u00dfstab, “biologische Nanopartikel” hergestellt werden. “Dann k\u00f6nnen wir durch die Zugabe von billigem und reichlich vorhandenem, gel\u00f6stem Kalk in gro\u00dfen Reaktionsgef\u00e4\u00dfen unsere Wunsch-Kalk-Arten, wie Perlmutt oder die sogenannte “Wasserkocher-Modifikation” herstellen. Wenn wir nun noch die Proteine der Muscheln und Schnecken variieren und nicht nur Kalziumcarbonat, sondern auch andere Carbonate verwenden, die in der Natur reichlich vorhanden sind, haben wir ein Baukastensystem, das uns eine Vielzahl von Kompositmaterialien auf biologischem Wege er\u00f6ffnet”, fasst die Wissenschaftlerin abschlie\u00dfend zusammen.<\/p>\n

\u00dcber INM:<\/i><\/b>
Das INM erforscht und entwickelt Materialien \u2013 f\u00fcr heute, morgen und \u00fcbermorgen. Chemiker, Physiker, Biologen, Material- und Ingenieurwissenschaftler pr\u00e4gen die Arbeit am INM. Vom Molek\u00fcl bis zur Pilotfertigung richten die Forscher ihren Blick auf drei wesentliche Fragen: Welche Materialeigenschaften sind neu, wie untersucht man sie und wie kann man sie zuk\u00fcnftig f\u00fcr industrielle und lebensnahe Anwendungen nutzen?
Das INM \u2013 Leibniz-Institut f\u00fcr Neue Materialien gGmbH mit Sitz in Saarbr\u00fccken ist ein international sichtbares Zentrum f\u00fcr Materialforschung. Es kooperiert wissenschaftlich mit nationalen und internationalen Instituten und entwickelt f\u00fcr Unternehmen in aller Welt. Das INM ist ein Institut der Wissenschaftsgemeinschaft Gottfried Wilhelm Leibniz e.V. und besch\u00e4ftigt rund 180 Mitarbeiter. Seine Forschung gliedert sich in die drei Felder Chemische Nanotechnologie, Grenzfl\u00e4chenmaterialien und Materialien in der Biologie.<\/p>\n

Kontakt<\/b>
PD Dr. habil. Ingrid Weiss
Leiterin Programmbereich Biomineralisation
Te.l: 0681-9300-318
E-Mail: ingrid.weiss@inm-gmbh.de<\/a><\/p>\n

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