Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Proteine verändern die Benetzbarkeit von Oberflächen

18.02.2015

An der TU Wien stieß man auf ein Protein, das Oberflächen wasserabweisend oder benetzbar macht.

Wenn man Flüssigkeiten auf eine Oberfläche tropft, zerrinnen sie manchmal zu einem dünnen Film, manchmal ziehen sie sich aber auch zu kleinen, fast runden Tröpfchen zusammen. Ob eine Oberfläche benetzbar oder wasserabweisend ist, hängt maßgeblich von ihren chemischen Eigenschaften ab.


Das Protein EPL1

TU Wien


Schimmelpilze können Substanzen erzeugen, die einen drastischen Einfluss auf die Benetzbarkeit einer Oberfläche haben.

TU Wien

Proteine, die von Schimmelpilzen produziert werden um sich an ihre Umgebungsbedingungen anzupassen, können die Benetzungseigenschaften von Oberflächen drastisch verändern – das wurde in einer Forschungsarbeit herausgefunden, bei der drei verschiedene Chemie-Institute der TU Wien zusammenarbeiteten.

Untersucht wurden zwei verschiedene Gruppen von Proteinen, die sich an der Oberfläche von Flüssigkeiten oder an der Grenze zwischen Feststoff und Flüssigkeit ganz von selbst zu einer Schicht zusammensetzen. Durch interessante Wechselwirkungen zwischen den Proteinen kann man nun Schichten mit besserer Stabilität und bemerkenswerten Benetzungseigenschaften herstellen.

Wasser mit Haut

„Eines der Proteine, die wir untersucht haben, ist EPL1, aus der Familie der Cerato-Platanine. Es wird von Schimmelpilzen in großen Mengen erzeugt. Welche Funktion es genau im Lebenszyklus des Pilzes hat, ist bisher allerdings unbekannt“, sagt Verena Seidl-Seiboth, die Leiterin des Forschungsprojektes. „Uns fiel auf, dass es in einer wässrigen Lösung eine Haut ausbildet – ähnlich wie auf heißer Milch. Und beim Reinigen der Behälter führt das Protein zu einer heftigen Schaumbildung.“ Es war daher naheliegend, sich genauer anzusehen, welchen Einfluss das Protein EPL1 auf Oberflächenspannung von Flüssigkeiten und auf die Benetzbarkeit von Oberflächen hat.

Eine andere Proteinfamilie sind die sogenannten Hydrophobine, die in der Forschungsgruppe von Irina Druzhinina (ebenfalls TU Wien) untersucht werden. Hydrophile Oberflächen lassen sich von Wasser leicht benetzen, hydrophobe Oberflächen (etwa Fette oder Wachse) lassen Wasser abperlen. Hydrophobine bestehen typischerweise aus einem hydrophilen und einem hydrophoben Anteil.

Je nach der Art der Oberfläche docken sie sich mit der hydrophoben oder hydrophilen Seite an die Oberfläche an, die andere Seite der Proteine wendet sich der Flüssigkeit zu. So machen Hydrophobine aus einer wasserabweisenden eine benetzbare Oberfläche und umgekehrt.

Das Protein, das sich nicht benehmen will

Das nun erforschte Protein EPL1 fällt allerdings nicht in diese Kategorie. Es kehrt die Eigenschaften der Oberfläche nicht um – im Gegenteil: Es kann sie sogar verstärken. EPL1 alleine hat den Nachteil, dass es sich sehr schnell wieder von der Oberfläche ablöst, doch mischt man EPL1 mit den bereits bekannten Hydrophobinen, erhält man eine Oberflächenbeschichtung, die die Wirkung von EPL1 mit der Stabilität von herkömmlichen Hydrophobinen verbindet.

Nicht nur als Oberflächenbeschichtung lassen sich die Proteine nutzen. In einer wässrigen Lösung senkt EPL1 die Oberflächenspannung, dadurch lässt dich die Flüssigkeit extrem fein zerstäuben.

„Mögliche Anwendungen für die Veränderung von Oberflächenspannung und Benetzungseigenschaften gibt es viele“, sagt Verena Seidl-Seiboth. „Man könnte Oberflächen herstellen, die nicht nass werden, man könnte Pflanzenschutzmittel dazu bringen, sich feiner zu verteilen, man könnte vielleicht sogar Bio-Putzmittel herstellen.“

Expertise aus verschiedenen Bereichen der Chemie

Möglich wurde die Erforschung von EPL1 an der TU Wien durch eine Zusammenarbeit ganz unterschiedlicher Chemie-Forschungsgruppen. Verena Seidl-Seiboth und Irina Druzhinina gehören zur Forschungsabteilung Biotechnologie und Mikrobiologie am Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften, und forschen an verschiedensten Aspekten von Schimmelpilzen.

Auch die Bioanalytik spielte in diesem Forschungsprojekt eine große Rolle. Das Team um Günter Allmaier und Gernot Friedbacher vom Institut für Chemische Technologien und Analytik charakterisierte die Proteinschichten mit dem AFM (Atomic Force Microscopy). Die Analyse der Oberflächeneigenschaften wurde in der Gruppe von Hinrich Grothe vom Institut für Materialchemie durchgeführt.

„Es war ein enormer Vorteil in dieser interdisziplinären Zusammenarbeit, die benötigten Expertinnen und Experten aus benachbarten Fachdisziplinen gleich im selben Haus oder nebenan zu haben“ sagt Verena Seidl-Seiboth.

Das Ergebnis dieser erfolgreichen Zusammenarbeit wurde nun im Journal „Soft Matter“ der Royal Society of Chemistry (UK) veröffentlicht.

Rückfragehinweis:
Dr. Verena Seidl-Seiboth
Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und Technische Biowissenschaften
Technische Universität Wien
Gumpendorfer Str. 1a, 1040 Wien
+43-1-58801-166554
verena.seidl@tuwien.ac.at

Weitere Informationen:

http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2015/sm/c4sm02389g/unauth#!divAbst... Originalpublikation

Dr. Florian Aigner | Technische Universität Wien
Weitere Informationen:
http://www.tuwien.ac.at

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Lupinen beim Trinken zugeschaut – erstmals 3D-Aufnahmen vom Wassertransport zu Wurzeln
24.07.2017 | Universität Potsdam

nachricht Pfade ausleuchten im Fischgehirn
24.07.2017 | Max-Planck-Institut für Neurobiologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: 3-D scanning with water

3-D shape acquisition using water displacement as the shape sensor for the reconstruction of complex objects

A global team of computer scientists and engineers have developed an innovative technique that more completely reconstructs challenging 3D objects. An ancient...

Im Focus: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von atmosphärischen Teilchen bis hin zu Polymeren aus nachwachsenden Rohstoffen

24.07.2017 | Veranstaltungen

Recherche-Reise zum European XFEL und DESY nach Hamburg

24.07.2017 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zu Sprachdialogsystemen und Mensch-Maschine-Kommunikation in Saarbrücken

24.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Von atmosphärischen Teilchen bis hin zu Polymeren aus nachwachsenden Rohstoffen

24.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Lupinen beim Trinken zugeschaut – erstmals 3D-Aufnahmen vom Wassertransport zu Wurzeln

24.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Schreiben mit dem Elektronenstrahl: Jetzt auch Nanostrukturen aus Silber

24.07.2017 | Physik Astronomie