"Biologische Organismen haben im Laufe der Evolution eine Fülle von Materialien entwickelt, die als Vorlage für innovative Konstruktionswerkstoffe, aber auch für Anwendungen im Bereich der Medizin interessant sind", erklärt der Forscher im pressetext-Interview. Die scheinbar so einfach konzipierten Muscheln und Schnecken haben viel komplexere Systeme, als angenommen.

Bisher waren Forscher davon ausgegangen, dass sich die geordnete Perlmuttstruktur durch gerichteten Aufwuchs von Calciumcarbonat-Kristallen auf eine präorganisierte organische Matrix ergibt, die dafür eine Art Blaupause liefert. Mit den nun gewonnenen Erkenntnissen ist diese Meinung nicht mehr haltbar.

Interessanter Kompositwerkstoff

Volkmer befasst sich mit der Übertragung biologischer Struktur- und Synthesestrategien auf technische Systeme. "In den Forschungsvorhaben geht es zum Beispiel darum, die natürlichen Prozesse der Perlmuttbildung nachzuahmen", erklärt der Forscher. "Perlmutt ist ein Kompositmaterial aus Calciumcarbonat und einem sehr geringen, aber entscheidenden Anteil spezialisierter organischer Moleküle." Diese Moleküle gliedern den Raum, in dem die Mineralisation der Schale erfolgt. Sie prägen die Form der mikroskopischen Kristalle und verkleben diese untereinander zu einem äußerst zähen und korrosionsbeständigen Kompositwerkstoff, der mit dem brüchigen Mineralbaustoff Kalk nur wenig gemein hat.

"Uns geht es auch um Phänomene, die für Muscheln oder Schnecken so bezeichnend sind. Dazu gehört etwa die Frage, warum die Perlmuttschicht auch in abgestorbenen Tieren immer noch nicht bewachsen ist, obwohl die Tiere seit Jahren tot sind", so der Forscher. Das lege die Vermutung nahe, dass sich Perlmutt als Anti-Fouling-Beschichtung eignet. Dabei ist auch der strukturelle Unterschied zwischen dem äußeren Muschelkalk, die sehr wohl bewachsen ist, und der Perlmuttschicht interessant.

Vielfache Anwendung

"Der eigentliche Kristallisationsprozess ist dennoch immer noch rätselhaft", bestätigt Volkmer. In einfachen Modellsystemen konnte die Arbeitsgruppe bereits zeigen, dass sich mit solchen biomimetischen Strategien perlmuttartige Oberflächen herstellen lassen. Von der Züchtung einer Beschichtung durch Polymerzusätze sei man noch sehr weit entfernt. Die Entdeckung des "flüssigen Kalkes" der dann durch chemische Stoffe ausgehärtet werde, ist jedenfalls ein großer Schritt.

Das Spektrum von potenziellen Anwendungen reicht von korrosionsbeständigen Beschichtungen über kratzfeste Autolacke und Leichtbauwerkstoffen bis hin zu neuartigen Knochenersatzwerkstoffen. Auch die Baustoffindustrie hat großes Interesse an einem solchen Werkstoff, erklärt der Forscher abschließend.

Quelle: pressetext.deutschland