Innovative Filtermedien dank Bakterien

Dr. Johannes Raff und Dr. Katrin Pollmann nutzen mit mit ihrem Team vom Institut für Radiochemie im FZD perfekte Vorbilder aus der Natur – Bakterien. So gibt es zum Beispiel auf Uranabfall-Halden Bakterien, die eine spezielle Hüllschicht besitzen. Diese Schicht besteht aus Nanostrukturen, so genannten Hüllproteinen, und sie dient dazu, giftige Metalle wie z. B. Uran am Eindringen in die Zelle zu hindern, für das Überleben des Bakteriums wichtige Substanzen jedoch passieren zu lassen.

Sauberes Trinkwasser ist auch in hochentwickelten Industrienationen ein wichtiges Zukunftsthema geworden. Noch nicht abzusehen sind etwaige Spätfolgen, die Schwermetalle oder Rückstände von Arzneimitteln im Trinkwasser bewirken könnten. Für derartige Probleme entwickeln die Wissenschaftler im FZD Lösungsansatze, bei denen die besonderen Eigenschaften der bakteriellen Oberflächenstrukturen ausgenutzt werden. Diese können eingesetzt werden, um selektiv Schwermetalle aus belasteten Wässern zu entfernen. Desweiteren eignen sie sich zur Herstellung fotokatalytischer Schichten, mit denen Rückstände von Arzneimitteln aus dem Wasser entfernt werden können, natürlich ohne Gesundheitsrisiko für den Menschen.

Zur Herstellung von biologischen Verbundmaterialien werden verschiedenste Trägermaterialien mit den bakteriellen Hüllproteinen versetzt. Im Ergebnis erhält man Filter, die sich für die selektive Entfernung von Metallen eignen. Für die Herstellung von fotokatalytischen Schichten werden auf die Verbundmaterialien in einem zweiten Schritt Partikel (z.B. aus Zinkoxid) aufgebracht. Unter Lichteinwirkung können damit dann pharmazeutische Reststoffe abgebaut werden. Durch die Kombination der unterschiedlichen Methoden und verschiedener Proteine sollen Materialien hergestellt werden, die eine individuelle Wasserbehandlung ermöglichen.

Die Rossendorfer Forscher sehen in den nanometergroßen und sehr regelmäßig angeordneten Proteinstrukturen der Bakterien einen vielversprechenden Ansatz für unterschiedlichste Anwendungen: sensorische und funktionale Schichten für die Medizintechnik, katalytisch aktive Schichten für die Chemieindustrie, nanostrukturierte Materialien für die Photovoltaik oder metallselektive Filter für Recycling-Zwecke.

Auf der Biotechnica sind Dr. Raff und seine Kolleginnen vom 7. bis 9. Oktober in Halle 9, Stand F12 anzutreffen.

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Dr. Johannes Raff
Institut für Radiochemie
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