Lebende Materialien werden helfen, zerbrochene Windschutzscheiben zu reparieren und Straßen zu erneuern

Forscher am Imperial College London arbeiten an künstlichen lebenden Materialien (ELMs), die die der Biologie innewohnende Fähigkeit zur Heilung und Wiederherstellung von Material nutzen sollen. Die Forscher glauben, dass ELMs auf Schäden, die sie in rauer Umgebung erleiden, mit einem integrierten Reaktionssystem reagieren. Die Erforschung dieser Art von Material könnte zur Entwicklung echter Materialien führen, die Schäden erkennen und heilen können.

Zu den potenziellen Anwendungen von Materialien in der realen Welt gehören Windschutzscheiben, die Risse selbst heilen können, Straßen, die Schlaglöcher selbst reparieren können, und Flugzeuge, die in der Lage sind, alle Schäden an ihrem Äußeren zu heilen. Das Aufkommen von Materialien, die zur Selbstheilung fähig sind, könnte den Wartungsaufwand für alle weltweit verwendeten Produkte erheblich verringern.

Die erste derartige Studie wurde bereits in der Vergangenheit durchgeführt, als Wissenschaftler lebende Materialien mit eingebauten Sensoren schufen, die Veränderungen in der Umwelt erkennen. Jetzt gehen die Forscher noch einen Schritt weiter und schaffen lebende Materialien, die nicht nur Veränderungen erkennen, sondern auch durch Selbstheilung darauf reagieren können. Wissenschaftler haben die Entwicklung und Herstellung von Materialien auf der Grundlage von bakterieller Zellulose nachgewiesen.

ELM werden mit Hilfe gentechnisch veränderter Bakterien Komagataeibacter rhaeticus hergestellt, um fluoreszierende dreidimensionale Kulturen - Sphäroide - zu erzeugen. Mit einem Perforator beschädigten die Forscher eine dicke Schicht von Bakterienzellulose und setzten frisch gezüchtete Sphäroide in die Löcher ein. Nach einer dreitägigen Inkubationszeit erholte sich das Material strukturell stabil und seine Konsistenz und sein Aussehen waren wiederhergestellt.

Der nächste Schritt in der Forschung besteht darin, Bausteine - Sphäroide mit unterschiedlichen Eigenschaften - zu entwickeln und sie mit anderen Materialien zu kombinieren. Die Forscher hoffen, die Sphäroide mit Materialien wie Baumwolle, Graphit und Gelatine kombinieren zu können. Letztlich könnte die Forschung zu allen möglichen neuen Produkten führen, von biologischen Filtern über implantierbare Elektronik bis hin zu selbstheilenden Straßen.

Quelle: imperial