Suchen

Glibber aus der Tiefsee Super-Hydrogel nach natürlichem Vorbild

| Autor / Redakteur: Peter Rüegg* / Dr. Ilka Ottleben

ETH-Wissenschaftler erforschen die aussergewöhnlichen Absonderungen des Schleimaals. Wie dieses natürliche Hydrogel für den Menschen nutzbar gemacht werden könnte, wollen die Forscher in den kommenden drei Jahren herausfinden.

Firmen zum Thema

Der zähe und elastische Schleim des atlantischen Schleimaals hat es einer ETH-Forschungsgruppe angetan.
Der zähe und elastische Schleim des atlantischen Schleimaals hat es einer ETH-Forschungsgruppe angetan.
(Bild: ETH Zürich/Simon Kuster et al.)

Zürich/Schweiz – Dieses Tier hat alles richtig gemacht. Es existiert seit 300 Millionen Jahren, hat die Dinosaurier überlebt, den großen Meteoriteneinschlag, Warmphasen, Vergletscherungen – und es bevölkert noch immer die Tiefen der Meere, wo es von Aas lebt oder Beutetiere erlegt. Ein attraktives Äußeres besitzt er allerdings nicht, der atlantische Schleimaal Myxine glutinosa, die meisten fänden ihn wohl eklig. Dennoch hat eine Gruppe von ETH-Forschern vom Labor für Lebensmittelverfahrenstechnik von Professor Erich Windhab großen Gefallen an ihm gefunden. Oder präziser gesagt: an seinem Schleim.

Der Schleim ist etwas vom Außergewöhnlichsten, das die Natur hervorgebracht hat. Sobald ein Schleimaal von einem potenziellen Feind gepackt wird, stößt er ein Sekret aus, das innerhalb von Sekundenbruchteilen geliert, selbst in kaltem Wasser. Dieses Sekret vermag Unmengen von Wasser zu binden, wodurch sich ein durchsichtiger, zäher und klebriger Schleim bildet. Fische, die es auf den Schleimaal abgesehen haben, ersticken fast ab dem Schleim wodurch der Schleimaal aus dem Mund des Angreifers entkommen kann.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 5 Bildern

TV-Doku über Schleimaale als Funke

Dieser Schleim wird nun zum Gegenstand eines ETH-Forschungsprojekts, an dem Doktorand Lukas Böni, Masterstudent Lukas Böcker und Postdoc Patrick Rühs unter der Leitung von Senior Scientist Simon Kuster aus der Gruppe von Professor Peter Fischer in den kommenden drei Jahren arbeiten werden.

Auf die schleimenden Meeresbewohner stieß Kuster vor zwei Jahren. Er sah einen BBC-Dokumentarfilm über atlantische Schleimaale (engl. Hagfish) - und war von diesen Tieren fasziniert. „Als Chemiker und Materialforscher hat sich mir sofort die Frage gestellt, woraus der Schleim besteht und wie das Material beschaffen sein muss, damit es eine derart riesige Menge Wasser binden kann“, sagt Kuster.

Vorrecherchen zeigten den ETH-Forschern, dass die Schleimbildung und sein Ausstoß nur wenig untersucht und kaum verstanden sind. Bekannt ist, dass das natürliche Hydrogel des Schleimaals zwei Hauptbestandteile hat: einen rund 15 bis 30 Zentimeter langen Proteinfaden und sogenannte Muzine, welche die Fäden untereinander vernetzen und den Schleim erst „schleimig“ machen. Dieser Faden hat ähnliche Eigenschaften wie Spinnfäden. Er sei extrem reißfest und elastisch – allerdings nur in angefeuchtetem Zustand, sagt Simon Kuster.

Produziert werden diese Hauptbestandteile in speziellen Drüsen. Darin eingebettet sind zwei Typen von Zellen, die entweder das fädige Protein oder Muzin produzieren. Bei Gefahr stößt der Aal diese Zellen ruckartig über Poren aus. Dabei zerreißen die Plasmamembranen, und die beiden Komponenten, also die Proteine und Muzine, kommen frei. Sie interagieren und bilden die Matrix, welche das Wasser „aufsaugt“ und bindet.

Der Schleim besteht aus nahezu 100 Prozent Wasser und enthält nur gerade mal 0,004 Prozent „Geliermittel“. Oder anders formuliert: Das Gewichtsverhältnis von „Geliermittel“ zu Wasser beträgt das 26‘000fache - über 200 Mal mehr als bei herkömmlicher tierischer Gelatine. Für die Gelierung ist nur sehr wenig Energie notwendig.

Besonders fasziniert hat die ETH-Forscher die Tatsache, dass das fädige Protein in den Drüsenzellen als Knäuel von 150 Mikrometern Durchmesser vorliegt, im Schleim aber als mehrere Zentimeter langer, ausgestreckter Faden. Wie dieses Abwickeln genau vor sich geht, ist erst in Ansätzen geklärt. „Die Wicklung innerhalb der Zelle ist aber hochspezialisiert und sehr ungewöhnlich“, betont Böni.

(ID:43827553)