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Eigenschaften von Polymeren verändern Kunststoffen werden biologische Kräfte verliehen

25.07.2018

Durch die Kombination von Kunststoffen mit Biobausteinen wie Peptiden, Enzymen oder Zuckermolekülen sollen Polymermaterialien mit neuen Eigenschaften für verschiedenste Anwendungen entwickelt werden. Das Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kultur des Landes Brandenburg unterstützt das auf fünf Jahre angesetzte Projekt mit 2,5 Millionen Euro.

Seit Jahrzehnten wird mit Erfolg daran gearbeitet, Materialien zusätzliche Eigenschaften zu verleihen. Schmutz- und wasserabweisende Autolacke oder Metalle mit Formgedächtnis sind vielleicht die berühmtesten Ergebnisse der Materialforschung in dieser Richtung. Sie sind gleichzeitig Ausdruck für den steigenden Bedarf an Materialien, die unterschiedliche Eigenschaften miteinander vereinen.

Während man sich die Lotusbeschichtung noch von der Natur abgeschaut und nachgeahmt hat, baut man heute die biologische Funktionalität direkt in die Materialien ein. Dies ist Ziel der Fraunhofer-Projektgruppe „Biofunktionalisierung/Biologisierung von Polymermaterialien BioPol" des Fraunhofer IAP am Standort Senftenberg der BTU Cottbus, die jetzt im Juli 2018 ihre Arbeit aufgenommen hat.

Mehr als biologisierte Oberflächen

Die Einsatzmöglichkeiten biologisierter Kunststoffe sind breit gefächert. „Der Einbau von Zuckermolekülen in Werkstoffe kann beispielsweise bewirken, dass Bakterien nicht mehr an der Oberfläche anhaften können. Simples Abwischen mit Wasser würde das Material wieder keimfrei machen", sagt Professor Johannes Ganster, der die Leitung der Projektgruppe bald an eine neue Juniorprofessur an der BTU übergeben wird. Aber die Forscherinnen und Forscher wollen noch mehr als biologisierte Oberflächen.

Die Durchdringung des gesamten Polymermaterials soll verhindern, dass durch Oberflächenabnutzung auch die spezifische Wirksamkeit verloren geht. „Neben antimikrobiellen Proteinen wollen wir auch Biomoleküle, die die Haftung erhöhen oder wasser- beziehungsweise ölabweisend sind, mit Polymermaterialien vereinen", erklärt Dr. Ruben Rosencrantz, der in dem Projekt eng mit Professor Ganster zusammenarbeitet. Ihm zufolge entstünden mit enzymatisch aktiven Oberflächen oder Enzymen, die die Bioabbaubarkeit von Materialien ermöglichen oder verbessern, für die Industrie hochinteressante Produkte.

Leitung der Projektgruppe

Die Erfahrung, die das Fraunhofer IAP im Bereich der Integration biologischer und physikalisch-chemischer Materialfunktionen bereits gesammelt hat, soll durch die Kompetenzen von Professor Dr. Klaus-Peter Stahmann in der Enzymherstellung, Professor Dr. Katrin Scheibner auf dem Gebiet der Peroxygenasen und Professor Dr. Katrin Salchert in der Biofunktionalisierung von Oberflächen ergänzt werden. Als Bindeglied beider Institutionen und auch als kommissarischer Leiter der Projektgruppe fungiert Professor Dr. Johannes Ganster, der am Fraunhofer IAP den Forschungsbereich Biopolymere leitet und zudem an der BTU die gemeinsam berufene Professur Biopolymere und Kunststoffverarbeitung innehat.

Bildergalerie

  • Künftig könnten biologische Moleküle direkt in Kunststoffverpackungen eingearbeitet werden, um die Haltbarkeit von Lebensmitteln zu verlängern und gleichzeitig die Verpackung bioabbaubar zu machen.

    Bild: Till Budde, Fraunhofer IAP

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