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Synchronizing Healthcare

Linzer Forscher wollen von Spinnen Umgang mit klebrigen Fasern lernen

Die Biomimetik versucht, Problem­lösungen aus der Natur technisch umzu­setzen. In einem mit drei Mil­lionen Euro geförderten EU-Projekt unter der Leitung der Uni­versität Linz nehmen sich Wissen­schafter aus verschie­denen Diszi­plinen nun Spinnen zum Vorbild. Sie wollen die Nano­struk­turen an den Beinen der Tiere nach­ahmen, die ihnen den Umgang mit klebrigen Nano­fasern ermöglichen.

06. Oktober 2019
Philipp Streinz
CGM / APAMED
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Bildinhalt: Spinne

Bildrechte: ClipDealer / Arsgera

Nanofasern sind moderne Werk­stoffe mit einer Vielzahl poten­zieller Anwen­dungen. Bisher kommen sie vor allem zur Herstel­lung besonders feiner Luft­filter zum Einsatz. Sie lassen sich jedoch auch zu Membranen für Brenn­stoff­zellen oder medizi­nische Filter für Aller­gene verar­beiten. Aller­dings ist ihre Hand­habung mit einem grund­legenden Problem ver­bunden: Sie bleiben an praktisch jeder Ober­fläche kleben. Klassische Verar­beitungs­methoden aus der Textil­indus­trie wie etwa ein simples Auf­wickeln auf eine Spule werden dadurch unmöglich.

"Je dünner eine Faser ist, desto dominanter werden die Van-der-Waals-Kräfte, die sie an andere Objekte binden", erklärt Johannes Heitz vom Institut für Ange­wandte Physik der Uni­versität Linz. "Das sind die selben Kräfte, die es auch Geckos ermög­lichen, glatte Wände hochzulaufen."

Im EU-Projekt "BioCombs4Nanofibers", das Heitz gemeinsam mit Werner Baumgartner, dem Leiter des Insti­tuts für Medizin- und Bio­mecha­tronik der Uni­versität Linz koor­diniert, lassen sich die Forscher nun von den wahren Experten im Umgang mit Nano­fasern inspi­rieren: cribellate Spinnen. Im Gegen­satz zu ecri­bellaten Spinnen, die für den Beute­fang Tröpfchen mit Kleb­stoff auf ihre Fäden auf­bringen, umwickeln die cribel­laten Spinnen ihre Fang­fäden mit einer Wolle aus Nano­fasern, die aufgrund der Van-der-Waals-Kräfte von sich aus klebt. Dass die Tiere nicht selber an der Nano­wolle kleben bleiben, dürfte nach Ansicht der Forscher an einer abwei­senden Nano­struktur auf den Kämmen ihrer Hinter­beine liegen, mit den denen sie die Nano­wolle bear­beiten. "Diese Struk­turen wollen wir im aktuellen Projekt auf tech­nische Ober­flächen übertragen", sagt Heitz.

Ebenfalls an dem Projekt beteiligt ist die Rheinisch-West­fälische Tech­nische Hoch­schule Aachen, die in Zusammen­arbeit mit dem Insti­tut für Medizin- und Bio­mecha­tronik den Anti-Haft-Effekt der Spinnen­beine entdeckt und bereits als Hypo­these publi­ziert hat. Nun sollen Experi­mente mit künstlich herge­stellten Nano­struk­turen die Ergeb­nisse untermauern.

Dafür wurden in einem ersten Schritt an der Uni­versität Linz mithilfe hoch­auf­lösender, optischer 3D-Druck­ver­fahren einzelne Struk­turen für prinzi­pielle Unter­suchungen erzeugt. "Die ersten Experi­mente sind viel­ver­sprechend", sagt Heitz. Für die Struktu­rierung größerer Flächen, die letzt­endlich auch in der Indus­trie ange­wendet werden sollen, wollen die Forscher die Ober­flächen dagegen mit inten­sivem Laser­licht bearbeiten.

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