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25.02.2015 | Fertigungstechnik | Im Fokus | Onlineartikel

Proteine verändern die Benetzbarkeit von Oberflächen

Autor:
Kathrin Uzunoff

Proteine, die von Schimmelpilzen produziert werden, können die Benetzungseigenschaften von Oberflächen drastisch verändern An der TU Wien stieß man auf ein Protein, das Oberflächen wasserabweisend oder benetzbar macht.

Wenn man Flüssigkeiten auf eine Oberfläche tropft, zerrinnen sie manchmal zu einem dünnen Film, manchmal ziehen sie sich aber auch zu kleinen, fast runden Tröpfchen zusammen. Ob eine Oberfläche benetzbar oder wasserabweisend ist, hängt maßgeblich von ihren chemischen Eigenschaften ab.
Proteine, die von Schimmelpilzen produziert werden, um sich an ihre Umgebungsbedingungen anzupassen, können die Benetzungseigenschaften von Oberflächen drastisch verändern – das wurde in einer Forschungsarbeit herausgefunden, bei der drei verschiedene Chemie-Institute der TU Wien zusammenarbeiteten. Untersucht wurden zwei verschiedene Gruppen von Proteinen, die sich an der Oberfläche von Flüssigkeiten oder an der Grenze zwischen Feststoff und Flüssigkeit ganz von selbst zu einer Schicht zusammensetzen. Durch spezielle Wechselwirkungen zwischen den Proteinen kann man nun Schichten mit besserer Stabilität und bemerkenswerten Benetzungseigenschaften herstellen.

Wasser mit Haut

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„Eines der Proteine, die wir untersucht haben, ist EPL1. Es wird von Schimmelpilzen in großen Mengen erzeugt. Welche Funktion es genau im Lebenszyklus des Pilzes hat, ist bisher allerdings unbekannt“, so Verena Seidl-Seiboth, die Leiterin des Forschungsprojektes. Es fiel auf, dass es in einer wässrigen Lösung eine Haut ausbildet – ähnlich wie auf heißer Milch. „Und beim Reinigen der Behälter führt das Protein zu einer heftigen Schaumbildung.“ Es war daher naheliegend, sich genauer anzusehen, welchen Einfluss das Protein auf Oberflächenspannung von Flüssigkeiten und auf die Benetzbarkeit von Oberflächen hat.
Eine andere Proteinfamilie sind die sogenannten Hydrophobine, die in einer Forschungsgruppe untersucht werden. Hydrophobine bestehen typischerweise aus einem hydrophilen und einem hydrophoben Anteil. Je nach der Art der Oberfläche docken sie sich mit der hydrophoben oder hydrophilen Seite an die Oberfläche an, die andere Seite der Proteine wendet sich der Flüssigkeit zu. So machen Hydrophobine aus einer wasserabweisenden eine benetzbare Oberfläche und umgekehrt.

Eigenschaften umgekehrt

Das nun erforschte Protein EPL1 fällt allerdings nicht in diese Kategorie. Es kehrt die Eigenschaften der Oberfläche nicht um – im Gegenteil: Es kann sie sogar verstärken. Das Protein alleine hat den Nachteil, dass es sich sehr schnell wieder von der Oberfläche ablöst, doch mischt man EPL1 mit den bereits bekannten Hydrophobinen, erhält man eine Oberflächenbeschichtung, die die Wirkung von EPL1 mit der Stabilität von herkömmlichen Hydrophobinen verbindet.
Nicht nur als Oberflächenbeschichtung lassen sich die Proteine nutzen. In einer wässrigen Lösung senken sie die Oberflächenspannung, dadurch lässt dich die Flüssigkeit extrem fein zerstäuben. „Mögliche Anwendungen für die Veränderung von Oberflächenspannung und Benetzungseigenschaften gibt es viele“, sagt Verena Seidl-Seiboth. „Man könnte Oberflächen herstellen, die nicht nass werden, man könnte Pflanzenschutzmittel dazu bringen, sich feiner zu verteilen, man könnte vielleicht sogar Bio-Putzmittel herstellen.“

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