Materialforschung

Seegurken können in kürzester Zeit ihre weiche Haut verhärten, wenn sie bedroht werden. Forscher haben nun herausgefunden, wie sie das bewerkstelligen und ein Material entwickelt, das diese Fähigkeit nachstellt. Seine Anwendungen reichen von Elektroden für ein künstliches Nervensystem bis hin zu neuartigen Prothesen.
Der Materialwissenschaftler Christoph Weder von der Case Western Reserve University in Cleveland hat nach Vorbild der Seegurkenhaut ein Nanokomposit entwickelt, einen Verbundwerkstoff mit Teilchen im Nanobereich. Dazu nutzte er Studien von Meeresbiologen, die das Geheimnis der Seegurken bereits durchschaut haben. In der Haut der Tiere sind starre Nanofasern aus Kollagen in weiches Gewebe eingebettet. Spezielle chemische Substanzen, die das Nervensystem absondert, lässt die Haut der Tiere plötzlich steif werden.
Für das künstlich nachgebaute Nanokomposit haben die Forscher einen Kunststoff verwendet, in den Nanofasern aus Zellulose eingebettet sind. Die Fasern kleben an Knotenpunkten zusammen und bilden ein festes Netz. Wasser übernimmt für die Festigkeit des Materials die Rolle eines chemischen Schalters. Kommt mit ihm das Nanokomposit in Berührung, saugt es davon ein wenig auf. "Die Wassermoleküle lösen die Klebstellen zwischen den Nanofasern auf", so Christoph Weder - das Material werde dadurch etwa tausendmal weicher.
Als erste Anwendung wollen die Forscher daraus Mikroelektroden herstellen, die ein Teil eines künstlichen Nervensystems sein könnten und bei Parkinson-Patienten eingesetzt werden. Bisher scheiterten solche Versuche mit implantierten Mikroelektroden daran, dass das steife Material das weiche Hirngewebe schädigt. Elektroden aus dem Nanokomposit wären zwar beim Implantieren hart, würden dann allerdings weicher werden.