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14.12.2016

Die Natur als Vorbild: Künstliche Spinnenseide für Textilien

Bionische Hochleistungsfaser Biosteel

Robust, elastisch und belastbar: Aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften ist Spinnenseide ein Material, das für Biologen und Produktentwickler gleichermaßen interessant ist. Einem deutschen Unternehmen ist es gelungen, die Faser künstlich herzustellen. Unter dem Namen „Biosteel“ ist sie für den Einsatz in Hightech-Textilien vorgesehen, etwa für Sport, Medizin und Militär.

Spinnen sind Seidespezialisten. Jede der über 41 000 Arten hat ein eigenes Set an Seidenfäden zur Verfügung. Spinnenseiden können fester als Stahl und dehnbar wie Gummi sein. Sie sind vollständig recycelbar, leicht und wasserfest, besitzen aber trotzdem ein hohes reversibles Wasseraufnahmevermögen.

  • Geschickt eingefädelt: Biosteel ist die erste naturbasierte bionische Hochleistungsfaser. Sie soll vor allem im Textilbereich zum Einsatz kommen (© AMSilk)

    Geschickt eingefädelt: Biosteel ist die erste naturbasierte bionische Hochleistungsfaser. Sie soll vor allem im Textilbereich zum Einsatz kommen (© AMSilk)

  • Die Fasern werden mittels eines skalierbaren Spinnverfahrens hergestellt (© AMSilk)

    Die Fasern werden mittels eines skalierbaren Spinnverfahrens hergestellt (© AMSilk)

  • Genau wie ihr natürliches Vorbild ist die künstliche Spinnenseide robust, elastisch und dehnbar (© AMSilk)

    Genau wie ihr natürliches Vorbild ist die künstliche Spinnenseide robust, elastisch und dehnbar (© AMSilk)

  • Mit dem neuen Futurecraft Biofabric ist es laut eigener Aussage erstmals gelungen, marktreife und funktionelle Produkte mit biotechnologisch hergestellten Seidenmolekülen zu produzieren (© Adidas)

    Mit dem neuen Futurecraft Biofabric ist es laut eigener Aussage erstmals gelungen, marktreife und funktionelle Produkte mit biotechnologisch hergestellten Seidenmolekülen zu produzieren (© Adidas)

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Da Spinnen sich als Zuchttiere nicht eignen, war eine industrielle Fertigung solcher Fäden lange nicht möglich. Daher wurden seit den 1980er-Jahren Anstrengungen unternommen, die Erbinformation der Spinnenseide in industriell produzierbare Mikroorganismen wie Hefen oder Bakterien einzubauen und so Spinnenseidenproteine biotechnologisch herzustellen.

Die Art und Weise, wie Spinnen ihre Netze bauen, faszinierte auch Prof. Thomas Scheibel, Leiter des Lehrstuhls für Biomaterialien der Universität Bayreuth und Gründer der AMSilk GmbH in Planegg bei München. Der Biochemiker setzte sich in den Kopf, die chemischen und mechanischen Prozesse, die beim Erzeugen der Seidenfäden ablaufen, zu erforschen und technisch nachzuahmen – mit Erfolg. Scheibels Team gelang es 2008 zusammen mit Arbeitsgruppen von TUM-Professor Andreas Bausch und Horst Kessler vom Institute for Advanced Study der TUM erstmals, einen künstlichen Spinnkanal zu bauen.

Zwei Jahre später 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. Die weltweit erste künstliche Spinnenseiden-Faser stellten sie schließlich 2013 unter dem Namen „Biosteel“ vor. Für seine Forschungen zur biotechnologischen Herstellung und Charakterisierung erhielt Scheibel den Dechema-Preis 2013 der Max-Buchner-Forschungsstiftung.

Der Name ist Programm

Die Biosteel-Fasern werden mittels eines skalierbaren Spinnverfahrens hergestellt. Die bionische Hochleistungsfaser ist nach Angaben von AMSilk vollständig biologisch abbaubar. Außerdem seien die Fasern, ähnlich wie Wolle, in der Lage, Feuchtigkeit aufzunehmen und weiter zu transportieren, haben antimikrobakterielle Eigenschaften, sind robust und hautfreundlich.

Die Faser ist bis zu 15% leichter als herkömmliche Synthetikfasern und laut Hersteller das stärkste, bislang verfügbare Naturmaterial. Sie soll 25-mal so belastbar wie ein vergleichbarer Stahldraht sein. Sie lassen sich nach Aussagen der Forscher mit Standardfärbetechniken einfärben. Hinsichtlich ihrer Zugfestigkeit seien die Kunstfäden mit natürlicher Spinnenseide und den Fäden der Seidenraupe vergleichbar; ihre Belastbarkeit sei indes sogar doppelt so hoch.

Hohenstein Institut und Fresenius bestätigen Nachhaltigkeit

Mitte November gelang dem Unternehmen laut eigener Aussage ein weiterer wichtiger Meilenstein. Zwei Forschungseinrichtungen bestätigten der Biosteel-Faser unabhängig voneinander ihre Nachhaltigkeit.

Vom Hohenstein Institut erhielt die Faser die Zertifizierung nach OEKO-TEX Standard 100 (Textiles Vertrauen) für die Produktklasse 1. Damit entsprechen sie dem höchsten Standard für textile Anwendungen. Textilien, die dieses Zertifikat erhalten, sind nachweislich auf Schadstoffe und Produktsicherheit geprüft und im Fall der Produktklasse 1 auch für Babys und Kleinkinder unter drei Jahren ohne Einschränkungen geeignet.

Das SGS Institut Fresenius bestätigte darüber hinaus die biologische Abbaubarkeit. Hierbei wurde das Seidenmaterial einem Standard-Test zur Untersuchung der Bioabbaubarkeit nach der OECD Norm 301B unterzogen. Dem Ergebnis nach ist die Seide als “leicht biologisch abbaubar“ zu definieren.

Adidas ist bereits ins Netz gegangen

Von 3D-Druck bis hin zu Abfällen aus dem Meer hat die Adidas AG, Herzogenaurach, schon öfter gezeigt, dass sie bei der Schuhproduktion gerne neue Wege einschlägt. Auf der Biofabricate-Konferenz in New York präsentierte der Sportartikelhersteller Mitte November den weltweit ersten Performance-Schuh aus Biosteel-Fasern. Das Obermaterial des Futurecraft-Biofabric-Schuhs besteht zu 100% aus der künstlichen Spinnenseide.

Wann die Sneaker tatsächlich in den Läden stehen werden, ist nicht bekannt. Noch sind die Schuhe reine Prototypen. Im Rahmen ihrer Partnerschaft wollen beide Unternehmen weiter erforschen, wie die Biosteel-Fasern in größerem Maßstab eingesetzt werden können.

Melanie Ehrhardt, Redaktion

Weiterführende Information
  • 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.   mehr

  • Erschienen in Kunststoffe 12/2016

    Adidas präsentiert ersten Performance-Schuh aus Biosteel

    Zu 100% biologisch abbaubar

    Auf der Biofabricate-Konferenz in New York präsentierte Adidas Futurecraft Biofabric, den weltweit ersten Performance-Schuh aus der Hochleistungsfaser Biosteel. Damit setzt der Sportartikelhersteller seinen Kurs, Wissenschaft und Natur für neue Produkte zu nutzen, weiter fort. Eine entscheidende Rolle spielen dabei offensichtlich Kunststoffe.   mehr

Unternehmensinformation

AMSilk GmbH

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

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