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31.01.2017

Biofasern aus Florfliegenseide

IAP entwickelt neues Hochleistungsmaterial

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP entwickeln gemeinsam mit AMSilk neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege. Das Ziel: Das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden.

Die mechanischen Eigenschaften der Eierstiele der Florfliege sind so beachtlich, dass Forscher sie für technische Fasern nachbilden möchten (©Wikimedia Commons, Karthik R. Bhat)

Die mechanischen Eigenschaften der Eierstiele der Florfliege sind so beachtlich, dass Forscher sie für technische Fasern nachbilden möchten (©Wikimedia Commons, Karthik R. Bhat)

„Im Unterschied zu den meisten anderen Seidenarten weist der Eistiel der Florfliege eine spezielle Struktur mit faszinierenden mechanischen Eigenschaften auf“, sagt Martin Schmidt, Biotechnologe am Fraunhofer IAP in Potsdam-Golm. Die Florfliegenseide ist äußerst biegesteif und stabil. Diese Besonderheit möchte er aus Florfliegenseide übertragen. „Bisher war es jedoch nicht möglich, derartige Seidenproteine in ausreichender Menge und Reinheit herzustellen“, erklärt Schmidt weiter.

Bakterien sollen helfen

In einem gemeinsamen Forschungsprojekt mit der Firma AMSilk arbeitet der Forscher daran, Florfliegen-Seidenproteine mit Hilfe von Bakterien in großen Mengen mittels eines biotechnologischen Prozesses herzustellen. Die molekularbiologischen Vorarbeiten führte das Team von Professor Dr. Thomas Scheibel vom Lehrstuhl Biomaterialien der Universität Bayreuth durch. Sie konstruierten eine spezielle Gensequenz, welche Bakterien befähigt, das Seidenprotein herzustellen. Am Fraunhofer IAP optimiert Schmidt nun das Herstellungsverfahren, so dass das Seidenprotein kostengünstig in industrierelevanten Mengen hergestellt werden kann. Erst dann wird die Materialentwicklung möglich.

AMSilk unterstützt das Projekt mit molekularbiologischen Arbeiten. Das mittelständische Unternehmen aus Martinsried entwickelt seit Jahren seidenbasierte Biopolymere für verschiedenste Anwendungen. „Unsere Seidentechnologie ist mittlerweile etabliert und erste Produkte sind bereits am Markt verfügbar“ erklärt Dr. Lin Römer, wissenschaftlicher Geschäftsführer.

Ei am Stil: Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen Fäden. Die sogenannten Eierstiele sind nur etwa 15 µm dick und halten das Gewicht der Eier problemlos. Um die Faser herzustellen, sondert die Florfliege auf dem Blatt ein Proteinsekret ab. Das Ei wird anschließend in den Tropfen gelegt und senkrecht zur Oberfläche herausgezogen. Der entstehende Seidenfaden härtet dann an der Luft aus.

Biotechnologie und Polymerforschung unter einem Dach

Während die von AMSilk entwickelte Biosteel-Faser nach dem Vorbild der Spinnenseide eher weich und flexibel ist, ist Florfliegenseide sehr biegesteif. Diese spezielle Eigenschaft macht sie für die Medizintechnik interessant , aber auch als Verstärkungsfaser für den Leichtbau, also beispielsweise für Autos, Flugzeuge oder Schiffe. „Wir freuen uns, mit dem Fraunhofer IAP einen Partner gefunden zu haben, der dieses Projekt in allen Bereichen – von der Entwicklung des Seidenmaterials bis zur fertigen Faser – mit seiner Expertise unterstützen kann“, so Römer weiter. Gefördert wird das Projekt durch die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe FNR, einem Projektträger des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft.

Sowohl die Entwicklung und Charakterisierung von Fasern und faserverstärkten Kompositen für den Leichtbau als auch die Entwicklung von biobasierten Polymeren sind bereits seit 25 Jahren ein Spezialgebiet des Fraunhofer IAP. Im institutseigenen Spinntechnikum können technische Fasern entweder aus einer Lösung oder aus einer Schmelze im industrienahen Maßstab hergestellt werden. „Die Kombination von Biotechnologie und Polymerforschung unter einem Dach bietet beste Voraussetzungen für die Herstellung von Fasern aus Florfliegenseide“, so Schmidt. Das sei ein enormer Vorteil, um neue Anwendungsfelder zu erschließen. (me)

zusätzliche Links

Auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin (20. – 29. Januar 2017) können die Besucher der der nature.tec-Fachschau Bioökonomie die Entwicklungen aus den Bereichen Biotechnologie und Biopolymerforschung des Fraunhofer IAP besichtigen, darunter ein erstes Materialmuster aus Florfliegenseide.

Weiterführende Information
  • 14.12.2016

    Die Natur als Vorbild: Künstliche Spinnenseide für Textilien

    Bionische Hochleistungsfaser Biosteel

    Biosteel ist die erste naturbasierte Hochleistungsfaser, die der Spinnenseide nachempfunden ist. Sie ist vollständig biologisch abbaubar, antimikrobakteriell und äußerst robust. Sie soll etwa 25-mal so belastbar wie ein vergleichbarer Stahldraht sein.   mehr

Unternehmensinformation

AMSilk GmbH

Am Klopferspitz 19
DE 82152 Planegg
Tel.: 89 38156-4430
Fax: 89 38156-3859

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