D\u00fcnner wie menschliches Haar, aber rei\u00dffester als ein Stahlfaden: Spinnenf\u00e4den halten hohen Belastungen Stand. Erstmals kann dieses au\u00dfergew\u00f6hnliche Naturprodukt auf k\u00fcnstlichem Weg hergestellt werden.<\/p>\n
Naturmaterialien sind meist widerstandsf\u00e4higer als ihre Imitationen \u2013 Spinnenseide im Besonderen ist eines der stabilsten Materialien \u00fcberhaupt. W\u00e4hrend die meisten Gliedertiere nur eingeschr\u00e4nkt von der F\u00e4higkeit Gebrauch machen, Seiden zu produzieren, haben sich Spinnen in einer \u00fcber 300 Millionen Jahre dauernden Evolution zu Seidenspezialisten entwickelt. Die Arbeitsgruppe um Dr. Thomas Scheibel am Lehrstuhl f\u00fcr Biotechnologie (Prof. Johannes Buchner) der Technischen Universit\u00e4t in Garching<\/a> versucht erfolgreich, von den Tieren zu lernen.<\/p>\n Spinnenseiden bestehen aus langen, \u00fcber Jahrmillionen optimierten Eiwei\u00dfketten, die die Spinne zu einem festen Faden verarbeitet. Durch die spezielle molekulare Anordnung wird das Material sehr dehnbar, extrem belastbar und enorm zugfest \u2013 und dennoch ist es viel elastischer als zum Beispiel Kevlar. Spinnenseide ist leicht und wasserfest, hat aber dennoch ein hohes Wasseraufnahmeverm\u00f6gen, vergleichbar dem von Wolle. Sie widersteht mikrobiologischen Angriffen und ist doch biologisch abbaubar. Spinnenseiden k\u00f6nnen st\u00e4rker als Stahl und elastischer als Gummi sein. Nur so kann das Spinnennetz die Wucht abfangen, mit der etwa ein K\u00e4fer aus vollem Flug aufprallt.<\/p>\n Naturseide wird seit Jahrtausenden in traditionellen, landwirtschaftlichen Produktionsverfahren von den Kokons des Schmetterlings gewonnen. Wegen des kannibalischen Verhaltens von Spinnen ist es jedoch nicht m\u00f6glich, diese Tiere in gro\u00dfem Ma\u00dfstab zu z\u00fcchten und Seide zu produzieren. Spinnenseide ist daher ein \u00e4u\u00dferst wertvoller Naturstoff. K\u00f6nnte man sie im Labor produzieren, w\u00e4re dies der Anfang einer vollkommen neuen Generation umweltvertr\u00e4glicher, energiesparend herzustellender Werkstoffe.<\/p>\n Die Forschungsarbeiten des Teams um Thomas Scheibel \u2014 Entwicklung rekombinanter Produktionsverfahren f\u00fcr Spinnenseidenproteine \u2013 ist daher ein gro\u00dfer Schritt auf dem Weg zur industriellen Herstellung dieses begehrten Materials. Die Wissenschaftler konnten gleich zwei neue Methoden etablieren, die auf traditionellen, kosteng\u00fcnstigen Fermentationsprozessen basieren. So wurde eine Grundlage geschaffen, Spinnenseidenf\u00e4den “im Reagenzglas” und f\u00fcr die industrielle Nutzung herzustellen. Eine Methode basiert auf Zelllinien von Schmetterlingen. Mittels Viren schleusten die TUM-Biotechnologen die originalen Gene f\u00fcr Spinnenseiden in Schmetterlingszellen ein, die daraufhin strukturierte Spinnenseide bildeten. So gelang es, naturgetreue Spinnenseidenproteine in ausreichender Menge zu produzieren und erste F\u00e4den zu erzeugen.<\/p>\n Grundlage des zweiten Verfahrens ist ein Bakterienwirtssystem, in dem sich Gene sehr leicht manipulieren lassen. Dieses System erlaubt es, Gene und somit Proteine ma\u00dfzuschneidern oder auch gezielt neu zu konstruieren, um so F\u00e4den mit definierten Eigenschaften zu generieren. In einem Klonierungssystem werden Fragmente von Seidengenen beliebig zusammengesetzt. So entstehen Proteine, die sich von nat\u00fcrlichen Spinnenseiden ableiten, aber f\u00fcr ver\u00e4nderte Produktanforderungen modifiziert und “umgebaut” werden k\u00f6nnen. Mit diesem Verfahren l\u00e4sst sich eine Grundlage f\u00fcr F\u00e4den mit definierten Eigenschaften bilden.<\/p>\n Mit Unterst\u00fctzung des Erfinderb\u00fcros der TUM<\/a> und der Hochschulpatentinitiative Bayern Patent<\/a> meldeten die TUM-Wissenschaftler ihre beiden Verfahren zum Patent an. F\u00fcr die wissenschaftlichen Leistungen, die zu diesem Erfolg f\u00fchrten, wurde Thomas Scheibel im September 2004 mit dem 1. Rang des Junior Scientist Awards der Werkstoffwoche 2004<\/a> ausgezeichnet. Das etablierte Produktionssystem l\u00e4sst gro\u00dfe Erfolge erwarten \u2013 schon mehrere Industrieunternehmen zeigten Interesse an den Seidenf\u00e4den made by TUM<\/a>. So wurde bereits ein Material\u00fcbernahmevertrag mit einem international agierenden Chemieunternehmen geschlossen.<\/p>\n Kontakt: (Vgl. auch Meldungen vom 22.11.2002<\/a>, 18.1.2002<\/a>, 31.8.2001<\/a> und vom 1.6.2001<\/a>.)<\/p>\n Lesen Sie auch den Artikel zum Thema<\/a> in Spiegel-online<\/a>.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Dünner wie menschliches Haar, aber reißfester als ein Stahlfaden: Spinnenfäden halten hohen Belastungen Stand. 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Dr. Thomas Scheibel
Technische Universit\u00e4t M\u00fcnchen<\/a>
Lehrstuhl f\u00fcr Biotechnologie
Tel.: (089) 289-13179
E-Mail: Thomas.Scheibel@ch.tum.de<\/a><\/p>\n