Aus künstlicher Spinnenseide sollen Spezialtextilien für Sportler und Soldaten hergestellt werden.

Der Name ist Programm: „Biosteel“, also biologischen Stahl, nennt die Firma AMSilk ihr neues Produkt: Es ist eine Faser aus künstlich hergestellter Spinnenseide, und sie ist 25-mal so belastbar wie ein vergleichbarer Stahldraht. Das noch junge Unternehmen ist eine Ausgründung der Technischen Universität München (TUM) mit anderen Geldgebern, es verwertet die Forschungsarbeiten von Thomas Scheibel, der dort seit 2001 die biotechnologische Produktion von Spinnenseidenprotein entwickelte. Inzwischen ist er Inhaber des Lehrstuhls für Biomaterialien an der Universität Bayreuth.

Die Art und Weise, wie Spinnen ihre widerstandsfähigen und lange haltbaren Netze bauen, fasziniert Wissenschaftler seit jeher. Der Biochemiker Thomas Scheibel setzte es sich in den Kopf, die chemischen und mechanischen Prozesse, die beim Erzeugen der Seidenfäden ablaufen, aufs Genaueste zu erforschen und dann technisch nachzuahmen.

Jahrelange Feinarbeit war dazu nötig, die am Ende von Erfolg gekrönt wurde: Scheibels Team zusammen mit Arbeitsgruppen von TUM-Professor Andreas Bausch und Horst Kessler vom Institute for Advanced Study der TUM gelang es im Jahr 2008 erstmals, einen künstlichen Spinnkanal zu bauen. 2010 entschlüsselten die Wissenschaftler dann die molekularen Grundlagen der Fadenproduktion in der Spinndrüse. Und 2011 konnten sie schließlich zeigen, auf welchen Mechanismen die enorme Festigkeit des Spinnenseidenfadens beruht.

Und jetzt ist die Produktion von Fasern möglich. AMSilk und Thomas Scheibel haben die Technologie dafür gemeinsam entwickelt. „Von den vielen möglichen Anwendungen für Spinnenseide war die Herstellung einer kommerziellen Faser immer die technisch größte Herausforderung“, erklärt Lin Römer, der Forschungsleiter von AMSilk. „Mit dem aktuellen Prozess haben wir gezeigt, dass eine kommerzielle Spinnenseidenfaser möglich ist.“

Und Axel Leimer, Geschäftsführer von AMSilk, betont: „Ein einzelner Spinnenseidenfaden ist extrem dünn und damit sehr leicht. So würde ein Faden der Gartenkreuzspinne, der einmal rund um die Erde reicht, nur etwa ein halbes Kilogramm wiegen.“ Um aus derartig feinem Gespinst eine verwertbare Faser zu machen, müssen die Spinnköpfe Hunderte von Fäden zusammenspinnen.

Bisher existieren erst ein paar Spulen des weißen, glänzenden Materials. Aber das reicht immerhin schon aus, um dessen Eigenschaften zu bestimmen: Die Fasern sind glatt, geschmeidig und fühlen sich angenehm auf der Haut an. Sie lassen sich mit Standardfärbetechniken einfärben, berichteten die Wissenschaftler. Hinsichtlich ihrer Zugfestigkeit seien die Kunstfäden mit natürlicher Spinnenseide und den Fäden der Seidenraupe absolut vergleichbar; ihre Belastbarkeit sei indes sogar doppelt so hoch.

„Derzeit ist eine Pilot-Spinnanlage im Bau“, berichtet Axel Leimer. Das Rohmaterial wird mithilfe gentechnisch veränderter Kolibakterien biotechnologisch hergestellt. „Wir produzieren es heute im 100-Kilogramm-Maßstab in einer kleinen Pilotanlage im Technikum des Forschungszentrums für Weiße Biotechnologie auf dem TUM-Campus in Garching, demnächst weiten wir das aus, dann haben wir Tonnen des Ausgangsmaterials zur Verfügung.“ Im Sommer 2013 wird es voraussichtlich so weit sein: Dann hätten die Forscher endlich auch so viel Material, dass man die Fasern aus künstlicher Spinnenseide in einem Webstuhl zu einem textilen Gewebe verarbeiten kann.

Für normale T-Shirts oder Kleider wäre der Stoff allerdings zu teuer. Aber es gibt Anwendungen, für die er geradezu maßgeschneidert ist: Man könnte das extrem elastische Material für Hochleistungs-Sportkleidung verwenden oder in Kombination beispielsweise mit Kevlar für militärische Schutzkleidung.

So benutzen heute Soldaten in minenverseuchten Gebieten sogenannte Blast Boxers, Unterhosen aus Kevlar oder Aramid, die bei der Explosion einer Mine verhindern, dass der Unterkörper von einer Vielzahl winziger Splitter oder von Sandkörnern durchdrungen wird. Diese oft lebensrettenden Hosen sind aber schwer und steif und bieten keinen Tragekomfort. Hier wäre ein Hybridgewebe aus der extrem festen Spinnenseide und Kevlar weitaus leichter und angenehmer. „Insgesamt sind Textilien aus Biosteel für militärische Anwendungen hochinteressant“, sagt Axel Leimer.

Aber auch für zivile Zwecke ist das Material gut geeignet: Da es vollkommen aus Eiweißstoffen, also aus biologischem Material aufgebaut ist, kann man es in der Medizin verwenden. So gibt es bereits Operationsfäden aus Spinnenseide, oder man könnte beispielsweise Silikon-Brustimplantate oder Herzschrittmacher damit umhüllen, um die Abstoßungsreaktion des Körpers zu reduzieren. Es dauert Monate, bis das menschliche Immunsystem die Seide abgebaut hat, und so könnte man damit gerade die ersten kritischen Monate nach einer Implantation überbrücken.

Die Seide ist außerdem chemisch sehr stabil und nicht wasserlöslich, deshalb lässt sie sich auch als Auflage zur Wundversorgung nutzen. Axel Leimer ist jedenfalls optimistisch, dass Biosteel bald seine Nischen finden wird: „In drei bis fünf Jahren werden erste medizinische und technische Faserprodukte auf dem Markt sein, wir sind jetzt voll in der Phase der Kommerzialisierung.“

Beteiligt ist der MIG Fonds 6, 7, 11, 12 und 13

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