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Glibber aus der Tiefsee

Super-Hydrogel nach natürlichem Vorbild

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Wissenschaft in der Garage

Zur Vorbereitung ihres Projekts reisten die ETH-Wissenschaftler mehrere Male nach Norwegen. Nach langer Suche fanden sie in Ålesund einen Projektpartner, der die Möglichkeit hatte, atlantische Schleimaale in der freien Wildbahn zu fangen und im Aquarium zu halten. „Bevor wir mit dem Aquarium zusammenarbeiteten, führten wir erste Vorversuche am Schleim in einer Garage durch und nahmen dafür einen Teil ihrer Laborinfrastruktur der ETH nach Norwegen mit“, erklärte Fischer.

Die Tiere nach Zürich zu transportieren, ist hingegen nicht sinnvoll. „Der Transport würde sie so stressen, dass sie während der ganzen Zeit Schleim absondern und schließlich daran ersticken würden“, sagt Lukas Böcker. Auch hätten sie in ihrem Labor in Zürich keine Möglichkeit, die Schleimaale artgerecht – in 10-grädigem frischem Meerwasser bei kompletter Dunkelheit – zu halten.

Super-Hydrogel nach natürlichem Vorbild

Das Ziel des Projektes ist, das vom Schleimaal erzeugte Gel so zu verändern, dass es das Wasser dauerhaft zurückhalten kann und so zu einem „Super-Hydrogel“ werden könnte. Dazu müssen die Forscher allerdings erst das Geheimnis des enormen Wasseraufnahmevermögen des Schleims ergründen.

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Dank ihrer Voruntersuchungen haben die ETH-Wissenschaftler einen Weg gefunden, das Drüsensekret so zu stabilisieren, damit sie es für ihre Studien nach Zürich ins Labor transportieren können. Welche Faktoren diese Stabilisierung ermöglichen, ist ihnen jedoch nicht bekannt. Lösen sie dieses Rätsel, wäre es denkbar, eine ähnliche Stabilisationsmethode bei einem biomimetischen Nachahmerprodukt – ein Fernziel des Projekts - anzuwenden. Eine exakte Nachbildung des Sekrets sei allerdings eher unrealistisch: „Wir können den Schleim dieses Fisches nicht im Labor nachbauen, dafür ist das natürliche System zu komplex“, betont der ETH-Doktorand. Ein Gel zu entwickeln, das auf dem Prinzip des natürlichen Schleims beruht, liege aber durchaus im Bereich des Möglichen.

Hydrogels sind bereits heute in zahlreichen Anwendungen enthalten, von Papierwindeln über Heftpflaster bis hin zu Bewässerungssystemen für die Landwirtschaft. Auch in der Nahrungsmittelindustrie werden Hydrogele breit eingesetzt. Andere Wissenschaftler, die bereits früher den Schleim des urzeitlichen Fisches erforscht haben, äußersten die Absicht, die Fasern für die Herstellung von Textilien zu nutzen. Ob sich aus dem Projekt, das als High Risk Project mit einen ETH Forschungs-Grant finanziert wird, eine praktische Anwendung ergeben wird, können die ETH-Forscher noch nicht abschätzen. Jedoch konnten sie bereits publizieren, dass sie den kurzlebigen Schleim, der unter mechanischem Stress kollabiert, stabilisieren können und durch das einmischen in andere Hydrogele oder partikuläre Netzwerke zusätzliche Funktionalisierungen erzielen konnten.

Literaturhinweis: Böcker L, Rühs PA, Böni L, Fischer P, Kuster S. Fiber-Enforced Hydrogels: Hagfish Slime Stabilized with Biopolymers including κ-Carrageenan. ACS Biomaterials Science & Engineering, published online Nov 10 2015. DOI: 10.1021/acsbiomaterials.5b00404

* P. Rüegg: ETH Zürich, 8092 Zürich, Schweiz

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