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Strukturfarben: Virenkristalle streichen Oberflächen bunt

Strukturfarbe mit Viren
Fasern des Proteins Kollagen selbst sind farblos, sie können Oberflächen aber irisierend bunt machen, wenn sie sich auf ihnen in speziellen Bündelanordnungen strukturieren: Je nach Faserverlauf werden dann unterschiedliche Wellenlängen besonders reflektiert. Viele Tiere nutzen das Prinzip, um einzelne Körperpartien farbig erscheinen zu lassen; auf diese Weise werden etwa die Wangenpartien des Mandrills oder die Geschlechtspartie der Grünen Meerkatzenmännchen knallig blaugrün. Seung-Wuk Lee University of California in Berkeley und seine Kollegen haben nun ähnliche Kollagenfaserfarben mit Hilfe von geordneten Virenhüllproteinen auch künstlich erzeugen können.

Flüssigkristalle werden zu Strukturfarben | Reibung, Oberflächenspannung und die Konzentration einer Viruslösung beeinflußen, wie die Ordnung des viralen Flüssigkristalls sich beim Herausziehen aus dem Wasser erhält. Je nach Zuggeschwindigkeit trocknen unterschiedliche Strukturen an – was dann für verschiedene Reflexionseigenschaften, also Strukturfarben sorgt.
Die Wissenschaftler ersetzen dabei Kollagenfasern durch die regelmäßig helikal angeordneten Proteine der Virushülle von M13, einem stabförmigen, Bakterien infizierenden Phagen. Im Wasser lagern sich größere Mengen dieser Phagen – analog etwa zu den Kollagenfasern – in Form von Flüssigkristallen zu geordneten Agglomeraten zusammen, die als Strukturfarben fungieren könnten. Problematisch ist allerdings, diese gewünschte Anordnung aus dem Wasser hinaus auf eine trockene Oberfläche zu übertragen und dabei zu erhalten.

Dies gelang den Forschern nach langwierigen Versuchsreihen, bei denen sie Virenmischungen unter Wasser auf einer Glasoberfläche aggregieren ließen und den Träger dann mit verschiedenen Geschwindigkeiten und unter allerlei Anstellwinkeln aus der Flüssigkeit zogen. Dies alles beeinflusst die Wechselwirkungen zwischen Flüssigkeit, Glasoberfläche und Vireneiweißen: Je nach Konstellation und Ausgangskonzentration der Viren gelang es den Forscher am Ende, verlässlich verschiedene Strukturen von verdrillten Bändern bis zu wellenförmigen Rollen zu fixieren.

Hohe Virenkonzentrationen und langsames Herausziehen des Trägers erzeugten dabei dickere Schichten von wellenförmig arrangierten Viren und ihrer Hüllproteine, die unter verschiedenen Blickwinkeln dann unterschiedlich farbig schillern. Werden die Träger schneller herausgezogen, so schlagen sich die Proteinen als uniformer, farbiger Auftrag nieder. Womöglich könnten auf diese Art unterschiedliche Oberflächen mit verschiedenen Farben versehen werden, die – anders als Farbpartikel – nicht im Laufe der Zeit ausbleichen, hoffen die Forscher für die Zukunft. (jo)

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