Biopolymere – Funktionsträger in der Materialforschung

Bionische Systeme, die den Ansatz des „Lernens von der Natur“ verfolgen, sind schon seit vielen Jahren bekannt. Aktuell wird die Verschmelzung von Biologie und Material jedoch am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP völlig neu gedacht: Moderne Methoden der Molekularbiologie, der Biotechnologie, der Polymerchemie und der Materialwissenschaften ermöglichen in interdisziplinärer Forschung die Entwicklung innovativer funktioneller Materialien mit herausragenden Eigenschaften und Funktionen. Hierfür werden Biomoleküle wie Proteine, Peptide oder Kohlenhydrate direkt in Polymere eingebaut und transformieren so ihre natürliche Funktion in ein Material. Filtration durch Proteinporen, Biokatalyse an dünnen Schichten und zuckervermittelte Diagnostik werden möglich. Ausgehend von diesen Entwicklungen auf molekularer Ebene wird der nächste Schritt vollzogen: Es werden Strategien entwickelt, wie labile Biomoleküle und thermoplastische Kunststoffverarbeitung – scheinbar unvereinbare Gegensätze – zusammengebracht werden können, um biofunktionelle Kunststoffe zu produzieren. Für medizinische Anwendungen ist die Notwendigkeit der Kongruenz zwischen Material und Biologie schon lange bekannt. Neue Implantate erlauben hier eine noch gezieltere Steuerung der Interaktion mit Geweben, ermöglicht durch genaue Kenntnis und Modifikation der Materialeigenschaften im Wechselspiel mit Zellen in komplexen biologischen Systemen.Die biologische Transformation der Polymere ist in vollem Gange und wird nicht nur zu zukunftweisenden Materialien führen, die nachhaltig und funktional sind, sondern zu Materialien, die auch technische Prozesse verbessern und neue Therapien oder Diagnoseplattformen ermöglichen. Kunststoffdesigner können nicht nur von der Natur lernen, sie müssen auch Kunststoffe entwickeln, die der Natur nutzen und die gezielt mit ihr interagieren – dies ist die nächste Evolutionsstufe der Polymermaterialien.