Baumwolle, die leuchtet und magnetisch ist
Durch die chemische oder physikalische Veränderung der Oberflächenstruktur können Textilien schon heute zusätzliche Eigenschaften erhalten. Sie können etwa Schweißgeruch unterbinden, Nässe im Patientenbett melden oder auf Wunsch die Farbe wechseln. Häufiges Waschen und Abrieb kann die Funktionalität dieser Stoffe jedoch im Laufe der Zeit wieder beeinträchtigen, erklärte der Materialphysiker Oskar Paris von der Montanuniversität Leoben.
Studie
“Biological fabrication of cellulose fibers with tailored properties", Science, 15. 9. 2017
Einer internationalen Gruppe mit Beteiligung des Leobener Forschers ist es nun gelungen, Baumwollfasern, die fluoreszieren bzw. magnetisch sind, im Reagenzglas wachsen zu lassen. Das haben sie erreicht, indem sie maßgeschneiderte Zuckermoleküle entwickelten, wie sie in einer neuen Studie berichten. Die Moleküle werden über die Nährstoffkette in die wachsenden Pflanzenzellen eingebaut. Die erwünschten Funktionen werden also in die Baumwollfasern selbst eingebettet, anstatt über Nachbehandlung aufgebracht zu werden.
Video: Einbau der fluoreszierenden Moleküle in Baumwollfaser: aufgenommen in 20 Tagen, jede Stunde wurde ein Bild gemacht
Viele Anwendungen möglich – ohne Gentechnik
Laut Oskar Paris ist dieser Ansatz fundamental anders als alle bisherigen Ansätze zur Herstellung von funktionellen Textilfasern: „Er erfolgt in einem wirklichen ‚bottom up‘ Prinzip durch eine komplexe ‚biologische Fabrik‘“. Die Forscher haben detaillierte Nanostruktur-Untersuchungen mit Röntgenstrahlen an den funktionalisierten Baumwollfasern im Vergleich zu nicht veränderten Fasern durchgeführt.
Diese Experimente haben laut Paris maßgeblich dazu beigetragen zu belegen, „dass die funktionellen Einheiten in der Tat auf molekularer Ebene in die nur wenige Nanometer dicken Zellulosefibrillen der Baumwollfasern eingebaut werden, wobei sich die Fibrillen selbst durch den Einbau jedoch kaum ändern“.
Das lasse vermuten, dass weder die beiden in den Arbeiten demonstrierten Eigenschaften der Fluoreszenz und des Magnetismus, noch die Baumwollpflanze selbst eine grundsätzliche Einschränkung für die „Bio-Fertigung“ darstellen, schilderte Paris.
Filipe Natalio
Mikroskopaufnahme einer leuchtenden Baumwollfaser unter UV-Licht
Er lässt seine Fantasie spielen: „Es eröffnet sich eine riesige Vielfalt an möglichen Materialien, deren Hochskalierung eigentlich nur durch die Verfügbarkeit der funktionalen Moleküle Grenzen gesetzt sind: Ich denke zum Beispiel an Kleidung, die einfach die Bewegungsenergie des Körpers in elektrische Energie umwandelt und auch speichert; oder an Holz mit bereits beim Wachstum integriertem Flammschutz. Und das alles vollkommen ohne Gentechnik.“
science.ORF.at/APA