Bei den Materialeigenschaften der Spinnenseide kann ein Ingenieur schon einmal neidisch werden. Sie hält nicht nur enormen Kräften stand, sondern und ist auch äußerst elastisch. Zwar kann der Mensch diesen Superwerkstoff noch nicht nachmachen. Dafür ist es Wissenschaftlern aber jetzt gelungen, seine Eigenschaften weiter zu verbessern.

Seung-Mo Lee und seine Kollegen vom Max Planck Institut für Mikrostrukturphysik in Halle schafften es, die Reißfestigkeit und Elastizität von Spinnenseide noch einmal deutlich zu steigern, indem sie Metallatome – Zinn, Titan oder Aluminium – in den Proteinfaden einbauten. Vorbild war auch hier die Natur: Nach jüngsten Erkenntnissen scheinen Metalle für die erhöhte Stabilität bestimmter Proteinstrukturen wie dem Chitinpanzer von Insekten verantwortlich zu sein. Über den Grund können die Forscher im Moment allerdings nur spekulieren: "Wir nehmen an, dass die Metallatome die Proteinmoleküle untereinander verbinden", erklärt Gruppenleiter Mato Knez. Insbesondere könnten die Wasserstoffbrückenbindungen, welche die Proteinmoleküle normalerweise zusammenhalten, durch stärkere elektrostatische Wechselwirkungen mit Metallionen ersetzt worden sein.

Für ihre Versuche modifizierten die Wissenschaftler eine Standardmethode zur atomaren Beschichtung von Werkstoffen, bei der jeweils für Bruchteile von Sekunden abwechselnd Wasserdampf und gasförmige Metallverbindungen über das Material geleitet werden. Dadurch scheiden sich Metalloxide auf der Oberfläche ab. Die Forscher verlängerten die Dauer der Begasungspulse auf bis zu 40 Sekunden. Dadurch überzogen die Metalle nicht nur die Oberfläche, sondern drangen tief in die Proteinmatrix ein.

Christian Tack