Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB
»Biologisierung« von Oberlfächen
Die Bindung funktioneller Proteine an Materialoberflächen kann diesen neue Eigenschaften verleihen. Eine solche Biologisierung bietet vielerlei Vorteile, ist industriell von hoher Relevanz und kann als Strategie für die Textilveredelung von großer ökonomischer und ökologischer Bedeutung sein. Dies gilt insbesondere für die Herstellung von wasserabweisenden Textilien, welche bisher vorwiegend mit umweltschädlichen fluorierten Kohlenwasserstoffen ausgerüstet werden.
Für die biologische Alternative verwenden wir im Projekt »Entwicklung eines natürlichen fluorcarbonfreien Hydrophobierungsmittels für Textilien auf Basis von Proteinen« rekombinant hergestellte hydrophobe Proteine, sogenannte Hydrophobine, die natürlicherweise von Pilzen gebildet werden, sowie ebenfalls natürliche Cellulose-Ankerproteine. Gene, die die jeweiligen Proteintypen codieren, werden rekombinant modular so assembliert, dass neuartige bifunktionale Fusionsproteine in Bakterien mit etablierten biotechnologischen Methoden aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden können. Mit dem Ankerprotein binden die Fusionsproteine an die Oberflächen; die Hydrophobine verleihen dem Hybridmaterial die hydrophoben Eigenschaften.
Das Ergebnis der bisherigen Arbeiten brachte eine exklusive Toolbox an verschiedenen Proteinen hervor, die ohne jegliche chemische oder physikalische Vorfunktionalisierung der Materialoberflächen funktionell auf diesen aufgebracht werden können. Dies führt zu einer veränderten Oberflächenenergie und damit zu einer starken Hydrophobierung der Oberflächen. Derzeit arbeiten wir an einer Optimierung der Aufarbeitung und der wässrigen Formulierung der Fusionsproteine für die Anwendung, um den Prozess noch effektiver zu machen. Weiterführende Projekte sind geplant, bei denen auch andere cellulosehaltige Materialoberflächen als Substrat verwendet werden sollen.