Kompositmaterial Perlmutt für Industrieanwendungen wachsen lassen

Am INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien haben Forscher einen Weg gefunden, bei dem sie das Protein einer Meeresschnecke dazu verwenden, gezielt Perlmutt herzustellen.

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Dazu koppelten die Forscher das Protein Perlucin aus der Haliotis-Schnecke (Seeohr) an das Grün-Fluoreszierende-Protein (GFP) und träufelten zu dieser Lösung Carbonat- und Kalziumionen. Je nachdem, in welcher Reihenfolge die Wissenschaftler die Ionen zur Lösung gaben, und je nach pH-Wert, entstanden unterschiedliche Kalk-Arten in Form verschiedener Kristalle.

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 geklärt. Bisher geht man davon aus, dass sie sowohl die Kristallisation der Ionen steuern, als auch selbst am Aufbau des Perlmutt beteiligt sind.

Die Programmbereichsleiterin Ingrid Weiss sieht in den Ergebnissen ihres Teams einen Meilenstein für die zukünftige Entwicklung der weißen Biotechnologie: „Wenn wir die „Wachstumsproteine“ von Muscheln durch GFP in eine lösliche Form bringen, ist der erste Schritt getan, sie in Bakterien zu exprimieren.“ Damit könnten, ähnlich wie heutzutage Insulin im Großmaßstab, „biologische Nanopartikel“ hergestellt werden. „Dann können wir durch die Zugabe von billigem und reichlich vorhandenem, gelöstem Kalk in großen Reaktionsgefäßen 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 eröffnet“, fasst die Wissenschaftlerin abschließend zusammen. Die Ergebnisse wurden jüngst in der Fachzeitschrift Plos One veröffentlicht. (qui)

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