medizin&technik 04.2022

■ [ FOKUS FORSCHUNG ]
Super-Kleber, der aus
Misteln stammt
Verbindungstechnik | In Beeren einer Mistelart findet
sich ein biologischer Klebstoff: Er soll die Samen auf
Bäumen haften lassen, ist aber auch interessant für
medizinische und technische Anwendungen.
In den weißen Mistelbeeren verbirgt sich der Stoff Viszin, der die
Samen an Bäumen haften lässt. Und der klebt ganz schön...
Starke Klebeeigenschaften an den Früchten der Weißbeerigen
Mistel hat ein Team von Forschern des Max-Planck-Instituts
für Kolloid- und Grenzflächenforschung (MPIKG) in Potsdam
und der McGill Universität in Kanada entdeckt. Die flexiblen Fasern
der Mistelbeere haften demnach sowohl an Haut und Knorpel
als auch an verschiedenen synthetischen Materialien. Sie
könnten durch einfache Verarbeitung in vielen Bereichen angewendet
werden, sagen die Forscher, beispielsweise als Wundverschlussmittel
in der Biomedizin.
Um die Klebeeigenschaften zu beobachten, trug der Materialwissenschaftler
Dr. Nils Horbelt im Selbstversuch den Mistelkleber
drei Tage an den Fingern: „Anschließend konnte ich das den natürlichen
Zelluloseklebstoff durch einfaches Aneinanderreiben
der Finger wieder ablösen.“
Jede Mistelbeere kann von diesem Viscin genannten Klebstoff einen
bis zu 2 m langen klebrigen Faden produzieren. Damit haften
die Samen der halbparasitären Pflanze an ihren Wirtspflanzen.
Viscinfasern lassen sich durch einfaches Verarbeiten im nassen
Zustand zu dünnen Filmen dehnen oder zu 3D-Strukturen
zusammenfügen.
Der natürliche Superkleber könnte nach Angaben der Wissenschaftler
zum Beispiel Anwendung als Wund verschlussmittel
finden. Er haftet aber auch an Metallen, Glas und Kunststoffen.
Spannend sei auf jeden Fall die Tatsache, dass die Klebeeigenschaften
unter feuchten Bedingungen vollständig reversibel
sind.
„Es bleiben noch viele Fragen zu diesem sehr außergewöhnlichen
Material offen,“ sagt Nils Horbelt, Erstautor einer kürzlich
veröffentlichten Studie. In einem nächsten Schritt wird nun die
Chemie hinter diesem quellfähigen, extrem klebrigen Material
untersucht, um den Klebeprozess in einem zweiten Schritt imitieren
zu können.
(Bild: Nils Horbelt/Max-Planck-Institut für
Kolloid - und Grenzflächenforschung)
Diagnostik
Alternative zur invasiven Probenahme:
Tränen statt Blut für die Diagnose nutzen
Kennzeichnung von Produkten
Markieren mit nanoskaligen
Fluoreszenzschichten
(Bild: Chepko Danil/stock.adobe.com)
Tränen gehören zu den Körperflüssigkeiten,
die sich als Probematerial nicht-invasiv
gewinnen lassen. Das macht sie für die
Diagnostik interessant
Tränen enthalten Substanzen, die auf eine
Erkrankung hinweisen, und solche, die
eine Messung stören können. Wie man
das eine vom anderen trennt und zu Ergebnissen
kommt, hat ein Forscherteam
aus China anhand der Gelbsucht gezeigt.
Die Wissenschaftler haben ein handliches
Testkit entwickelt, um Gelbsucht-Patienten
zu identifizieren – untersucht wurde
dafür nur die Tränenflüssigkeit. Der
Schlüsselfaktor war ein hybrider Sensor,
der Verunreinigungen aus der Probe abtrennt.
Der Ansatz könnte neue Wege für
Früherkennung und Diagnostik anhand
komplexer Körperflüssigkeiten aufzeigen,
wie das Team in einem Artikel in der Zeitschrift
Angewandte Chemie beschreibt.
Ein Vorteil der Tränen-Diagnostik ist die
bequeme, nichtinvasive Probengewinnung.
Als Analysenmethode für enthaltene
Biomoleküle bietet sich die oberflächenverstärkte
Raman-Spektroskopie
(Surface-Enhanced Raman Spectroscopy,
SERS) an. Kompakte Handgeräte stünden
für die direkte Diagnostik beim Patienten
zur Verfügung. Tränen-Bestandteile deaktivieren
jedoch die bisher verfügbaren
SERS-Sensoren rasch, da sie sich darauf
ablagern.
Das Team um Yun Feng (Peking University
Third Hospital), Zhou Yang (University
of Science and Technology Beijing) und
Tie Wang (Tianjin University of Technology
und Chinese Academy of Sciences Beijing)
trennte die störenden Moleküle
durch eine hybride Schicht von Siliziumdioxid-Nanokügelchen
ab.
Mit einer patentierten Entwicklung lassen
sich funktionale Dünnschicht-Coatings
nutzen, um Produkte zu kennzeichnen.
Fluoreszierende Beschichtungen können
je nach Produkt klein- oder großflächig
abgeschieden und die Farbstoffe sparsam
eingesetzt werden und mit einer neun
Nachweistechnologie mittels Handheld-
Fluoreszenzmikroskop nachgewiesen
werden. An der Entwicklung war die Industrieforschungseinrichtung
Innovent
e.V. beteiligt, die Messtechnik entstand
am Berliner Ferdinand-Braun-Institut
(FBH). In die farbig beschichteten Flächen
können zum Nachverfolgen von Produkten
Individualisierungen wie Logos
oder Barcodes mittels Laser „eingraviert“
werden. Die Technologie basiert auf Plasma-
und Sol-Gel-Beschichtungen. Diese
haften auf einer Vielzahl von Materialien
wie Kunststoffen, Metallen, Glas/Keramik,
Leichtbau- und 3D-Druck-Erzeugnissen.
Aktuell werden weitere Partner gesucht,
um die Technologie künftig wirtschaftlich
nutzbar zu machen.
52 medizin&technik 04/2022