Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Natur als Vorbild: Proteine schützen vor Frost

28.06.2007
Durch Proteine erhalten Materialien neue Fähigkeiten: Sie können den Gefrierpunkt herabsetzen und dafür sorgen, dass Flugzeuge, Windräder, Kühlschränke oder Rollläden nicht so schnell vereisen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Bremen lernen von Frostschutzsystemen bei Fischen, Insekten und Pflanzen. Die Forscher wurden als eines der sechs besten Teams im Ideenwettbewerb Bionik des BMBF ausgezeichnet.

Die Winterflunder überlebt sogar bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt. Dem Geheimnis ihres Kälteschutzes gehen Forscher am IFAM in Bremen auf den Grund. Dazu stellen sie im Labor die Proteine her, die den Fisch schützen und machen die dort gewonnenen Erkenntnisse für die Materialforschung und viele weitere Anwendungen nutzbar. Beispielsweise könnten diese natürlichen Stoffe auch Speiseeis zugesetzt werden, damit es schön cremig bleibt. Bisher stehen jedoch vor allem technische Anwendungen im Vordergrund, wie Windenergieanlagen, Strommasten und -kabel oder Tragflächen von Flugzeugen, die durch Eisbildung stark beeinträchtigt sind.

Dr. Ingo Grunwald von der Arbeitsgruppe für Biomolekulares Oberflächen- und Materialdesign am IFAM erklärt den biologischen Frostschutz: "Wechselwarme Organismen wie Fische oder Insekten können nicht aus Nahrung Wärme herstellen wie Eisbären und alle anderen Warmblütler, sondern passen ihre Körpertemperatur der Umgebung an. Damit ihre Zellen nicht durch Eiskristalle verletzt werden, sind sie mit Proteinen ausgestattet, die die Eiskristallbildung reduzieren."

Gemeinsam entwickeln nun Biologen und Lackforscher neue Beschichtungen mit eingebautem Anti-Eis-Effekt. "Wir analysieren diese Antifreeze-Proteine AFP und testen, wie deren Frostschutzmechanismen auf Lackoberflächen übertragen werden können", beschreibt Dr. Ulrike Mock aus der Abteilung Lacktechnik am IFAM das Vorgehen. Die Proteine sind Grundbausteine aller Zellen. Sie bestehen aus Aminosäureketten. "Diese natürlichen Stoffe setzen wir Baustein für Baustein zusammen und binden sie an die Lackoberfläche. Dann kommen die Proben in speziell entworfene Kälteprüfkammern und zeigen unter Vereisungsbedingungen, was sie bereits können." Ziel der Forschergruppe ist es, die spezifischen Eigenschaften der Proteine in große funktionale Oberflächen zu integrieren. "Hier wirkt das Schlüssel-Schloss-Prinzip", sagt Grunwald. "Denn Wasser braucht immer kleinste Partikel, um Eiskristalle zu bilden. Die besondere räumliche Struktur der Proteine erlaubt es ihnen, sich gezielt an die bildenden Eiskristalle anzulagern und das weitere Wachstum zu verhindern." Im Unterschied zu anderen Verfahren wird jedoch nicht der Schmelzpunkt gesenkt - wie beispielsweise mit Hilfe von Salz auf den Straßen - sondern vorbeugend die Eisbildung vermindert.

Wenn es gelingt, die Oberflächen mit den gewünschten Eigenschaften zu versehen, sind gegen die gefährliche Vereisung von Flugzeugen in Zukunft weniger Duschen mit Glykol-Wasser-Gemischen notwendig. Bis dahin haben die Forscher jedoch noch viel zu tun. Einige Hürden haben sie schon gemeistert: Sie haben Strategien erarbeitet, um die Proteine und ihre Bausteine an die Lackoberfläche zu binden, ohne deren Struktur zu schädigen und haben neue Vorrichtungen für Testreihen entwickelt.

Am Ideenwettbewerb "Bionik - Innovationen aus der Natur" vom Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF waren über 150 Forscherteams beteiligt. Das IFAM Projekt gehört zu den sechs besten und erhält nun eine Fördersumme von bis zu 500 000 Euro.

Marion Horn | Fraunhofer-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/fhg/press/pi/2007/06/Presseinformation28062007.jsp

Weitere Berichte zu: Baustein Eiskristal IFAM Materialforschung Protein

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Beschichtung lässt Muscheln abrutschen
18.08.2017 | Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

nachricht PKW-Verglasung aus Plastik?
15.08.2017 | Technische Hochschule Mittelhessen

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Platz 2 für Helikopter-Designstudie aus Stade - Carbontechnologie-Studenten der PFH erfolgreich

Bereits lange vor dem Studienabschluss haben vier Studenten des PFH Hansecampus Stade ihr ingenieurwissenschaftliches Können eindrucksvoll unter Beweis gestellt: Malte Blask, Hagen Hagens, Nick Neubert und Rouven Weg haben bei einem internationalen Wettbewerb der American Helicopter Society (AHS International) den zweiten Platz belegt. Ihre Aufgabe war es, eine Designstudie für ein helikopterähnliches Fluggerät zu entwickeln, das 24 Stunden an einem Punkt in der Luft fliegen kann.

Die vier Kommilitonen sind im Studiengang Verbundwerkstoffe/Composites am Hansecampus Stade der PFH Private Hochschule Göttingen eingeschrieben. Seit elf...

Im Focus: Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall

In einem Artikel der aktuellen Ausgabe des Forschungsmagazins „Nature“ berichten Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden von der Entdeckung eines seltenen Materiezustandes, bei dem sich die Elektronen in einem Kristall gemeinsam in einer Richtung bewegen. Diese Entdeckung berührt eine der offenen Fragestellungen im Bereich der Festkörperphysik: Was passiert, wenn sich Elektronen gemeinsam im Kollektiv verhalten, in sogenannten „stark korrelierten Elektronensystemen“, und wie „einigen sich“ die Elektronen auf ein gemeinsames Verhalten?

In den meisten Metallen beeinflussen sich Elektronen gegenseitig nur wenig und leiten Wärme und elektrischen Strom weitgehend unabhängig voneinander durch das...

Im Focus: Wie ein Bakterium von Methanol leben kann

Bei einem Bakterium, das Methanol als Nährstoff nutzen kann, identifizierten ETH-Forscher alle dafür benötigten Gene. Die Erkenntnis hilft, diesen Rohstoff für die Biotechnologie besser nutzbar zu machen.

Viele Chemiker erforschen derzeit, wie man aus den kleinen Kohlenstoffverbindungen Methan und Methanol grössere Moleküle herstellt. Denn Methan kommt auf der...

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Die Zukunft des Leichtbaus: Mehr als nur Material einsparen

23.08.2017 | Veranstaltungen

Logistikmanagement-Konferenz 2017

23.08.2017 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Oktober 2017

23.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Spot auf die Maschinerie des Lebens

23.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Die Sonne: Motor des Erdklimas

23.08.2017 | Physik Astronomie

Entfesselte Magnetkraft

23.08.2017 | Physik Astronomie