Spinnenseide Biosteel aus dem Labor

Künstlich, aber eben doch nicht

Spinnenseide ist ein echtes Multitalent: Sie ist robust, elastisch und belastbar, fester als Stahl und dehnbar wie Gummi. Sie ist vollständig recycelbar, leicht und wasserfest, kann aber Wasser aufnehmen und unbeschadet wieder abgeben.

Sie ist auch vollständig biologisch abbaubar. Sie hat antimikrobakterielle Eigenschaften und ist hautfreundlich. Die Faser ist bis zu 15 Prozent leichter als herkömmliche Synthetikfasern und das stärkste bekannte Naturmaterial. Sie soll 25 Mal so belastbar sein wie ein vergleichbarer Stahldraht. Warum machten wir sie uns also nicht schon lange zunutze? Die einleuchtende Antwort lautet: weil sich Spinnen schwierig als Zuchttiere halten lassen und die produzierte Menge an Fasern bei weitem nicht ausreichen würde. 

Doch Wissenschaftler in Deutschland haben das Undenkbare geschafft: In jahrelanger Arbeit entschlüsselten sie, wie Spinnenseide synthetisch hergestellt werden kann. Das deutsche Start-up AMSilk stellt die Seide inzwischen selbst her und hat vor zwei Monaten zum ersten Mal ein künstliches Seidenarmband auf den Markt gebracht, das exakt der Seide der Spinnenraupe entspricht, aber ausschließlich im Labor hergestellt wurde. Diese bahnbrechende Entwicklung deutscher Forscher könnte das Ende des Mikroplastiks aus der Waschmaschine bedeuten, denn die smarten Fasern lassen sich vielseitig einsetzen. Schon seit einiger Zeit wird die künstlich hergestellte Seide beispielsweise bei der Herstellung von Implantaten und für technische Anwendungen benutzt. Ein weiterer großer Pluspunkt des künstlichen Pendants der Spinnenseide: Das Töten von Raupen ist nicht mehr notwendig.

Straubinger Wissenschaftler als Umweltretter

In den 80er Jahren hatte man bereits ähnliche Versuche gestartet und wollte Spinnenseide mittels Hefebakterien herstellen. Der Erfolg blieb jedoch aus. Das änderte sich, als Professor Thomas Scheibel sich an dem Material versuchte. Der Leiter des Lehrstuhls für Biomaterialien der Universität Bayreuth und Gründer der AMSilk GmbH in Planegg bei München ist Biochemiker. -In seiner Eigenschaft als Materialforscher beschloss er, die chemischen und mechanischen Prozesse, die bei der Erzeugung der Seidenfäden ablaufen, zu erforschen und technisch nachzuahmen. Und das hat schließlich funktioniert. Sein Team baute 2008 gemeinsam mit den Arbeitsgruppen unter Leitung von Professor Andreas Bausch und Horst Kessler vom Institute for Advanced Study der TUM einen künstlichen Spinnkanal. Damit war der erste Schritt war getan.

Massenproduktion nach jahrelangen Forschungsarbeiten geglückt

Nach weiteren zwei Jahren entschlüsselten die Wissenschaftler dann die molekularen Grundlagen der Fadenproduktion in der Spinndrüse. Und nach einem weiteren Jahr konnten sie 2011 erklären, auf welchen Mechanismen die extreme Festigkeit des Spinnenseidenfadens beruht. Die erste künstliche Spinnenseidenfaser entstand schließlich 2013. Ihr Name: Biosteel. Eine revolutionäre Erfindung „Made in Germany“. Wie funktioniert sie nun, die Wunderfaser aus dem Labor? Die Forscher haben es geschafft, künstliche Gene herzustellen. Diese werden in einen Wirtsorganismus übertragen: Dazu dient wiederum ein Darmbakterium. Es wurde ausgewählt, weil es sich ideal für die Proteinproduktion eignet. So konnte plötzlich sehr viel Spinnenseidenmaterial auf einmal künstlich hergestellt werden.

Scheibel erhielt für seine Forschungen den Dechema-Preis 2013 der Max-Buchner-Forschungsstiftung. Darüber hinaus war er 2018 für den europäischen Erfinderpreis nominiert. Aber seine Erfindung ist so viel mehr als ein Auszeichnungsträger: Denn eventuell könnte diese auf natürlichen Herstellungsmethoden beruhende Faser die Lösung des Kunststoffproblems in der Kleiderindustrie sein – oder sogar des Müllproblems im Allgemeinen.

Von der Entwicklung zur Marktreife ist es ein langer Weg

Wir ertrinken im Müll aus den von uns erfundenen Materialien. Dabei gibt es inzwischen so viele Alternativen zu Plastik und Co. Neben der künstlichen Spinnenseide zum Beispiel auch flüssiges Holz oder Bioplastik, das schon lange vor unserem neuen, in der Umwelt nicht kaputt zu kriegenden Kunststoff existierte. Warum ersetzen diese viel leichter abbaubaren Stoffe nicht längst unser in die Jahre gekommenes Plastik? Die Produktion der Spinnenseide läuft. Mittels Elektrospinnen lassen sich Fäden unterschiedlicher Dicke herstellen. Die Spannbreite reicht dabei von zehn Nanometern bis zu mehreren Mikrometern. Adidas möchte daraus einen Sportschuh herstellen.

Das einzige Problem, das aber marktentscheidend ist: Spinnenseide ist minimal teurer als der bisher genutzte Kunststoff. Es geht nur um winzige Beträge, doch sie entscheiden trotzdem über Erfolg oder Misserfolg in einem hart umkämpften Markt. Deshalb wird an einer noch günstigeren Herstellungsvariante gearbeitet. Es liegt auch am Verbraucher, ob er ein neues Material annimmt. In Anbetracht der momentanen Müllsituation und des dafür geschaffenen Bewusstseins sollte das allerdings kein Problem sein. 

Hoffnung aus dem Labor

Flüssiges Holz, künstliche Seide und im Labor gezüchtete Organe sowie Fisch: Unser Müllelend und viele Umweltprobleme haben im Labor begonnen, und dort scheint aber auch die Lösung zu sitzen. Wenn wir in der Lage sind, Naturprodukte wie die Spinnenseide künstlich herzustellen, entfallen eine Vielzahl von Schlachtungen und Kunststoffmeere. Qualvolle Massentierhaltungen mit großem CO22-usstoß würden endlich überflüssig. Als nächstes müsste es uns dann nur noch gelingen, auch Leder und Holz künstlich und nachhaltig herzustellen. Auch wenn das momentan noch Zukunftsmusik ist: Es gibt Hoffnung – und die ist wie so oft „Made in Germany“.

Bild von davidsenterprises auf Pixabay

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