Lebendes Material macht schädliches UV-Licht sichtbar

Forschende der Technischen Universität München (TUM) haben eine innovative Beschichtung auf Basis von Proteinen und Bakterien entwickelt, die vielfältige Anwendungen wie sonnenwarnende Textilien oder Schutzetiketten für lichtempfindliche Güter ermöglicht. Das biobasierte System weist UV-A-Strahlen präzise nach und nutzt dabei die Fähigkeiten biologischer Zellen. Das Herzstück bildet das Protein mEosFP, das bei UV-A-Kontakt einen markanten Farbwechsel von der grünen Nuance „Vegan Villain“ zum Rotton „End of Summer“ vollzieht. Da die stabile und funktionserhaltende Integration solcher Proteine in Beschichtungen bisher als technische Hürde galt, stellt die nun vom Team um Professor Volker Sieber gefundene Lösung einen wichtigen Durchbruch dar.

Diese nachhaltige Alternative zu herkömmlichen, auf fossilen Rohstoffen basierenden Sensoren dient als Blaupause für die Disziplin der biohybriden Materialien. Ziel ist es hierbei, Organismen wie Algen, Pilze oder Bakterien so in Werkstoffe einzubinden, dass diese aktiv auf Reize reagieren, nachwachsen oder sich sogar selbst reparieren können.

Bakterium dient Protein als Schutzraum

In ihrer Studie kultivierte das Forschungsteam das benötigte Protein zunächst mithilfe von E. coli-Bakterien, trennte beide jedoch für erste Versuche voneinander. Die Beimischung des reinen Proteins in Farbformulierungen lieferte jedoch unbefriedigende Ergebnisse: Die Beschichtung färbte sich nur schwach, während die Oberfläche rau und lederartig wurde. Der entscheidende Erfolg stellte sich erst ein, als die Forschenden die gesamte Biomasse mitsamt den Bakterien in die Rezeptur integrierten. „Die Bakterien scheinen den Proteinen als eine Art Schutzraum zu dienen, der sie von den in der Formulierung enthaltenen chemischen und physikalischen Einflüssen abschirmt“, sagt Amelie Skopp.

Dieser biobasierte Sensor reagiert bereits nach wenigen Minuten auf Bestrahlung, wobei der Farbwechsel nach einer Stunde vollständig abgeschlossen ist – je intensiver die UV-A-Strahlung, desto kräftiger der Farbton. Die Anwendungsmöglichkeiten reichen von Warnsystemen in Outdoorkleidung über die Überwachung lichtempfindlicher Medikamente bis hin zur Kontrolle industrieller UV-Desinfektionsprozesse.

Chance für das Anthropozän

Die erfolgreiche Integration biologischer Komponenten eröffnet völlig neue Wege für die Materialwissenschaft. „Wir haben gezeigt, dass Beschichtungen mit biologischen Zusatzfunktionen ausgestattet werden können, ohne ihre eigenen Eigenschaften zu verlieren“, sagt Amelie Skopp. Gemeinsam mit Matea Marošević und weiteren Teammitgliedern wurde sie bereits für eine Gründungsidee ausgezeichnet, welche diese Technologie gezielt weiterentwickelt: Das Team arbeitet aktuell an einer biobasierten Filtertechnologie, die in der Lage ist, flüchtige organische Verbindungen einzufangen und in harmlose Stoffe umzuwandeln.

Volker Sieber zeigt sich vom Potenzial überzeugt: „Biologische Systeme bieten eine enorme Vielfalt an Funktionen, die wir nutzen können. Die mögliche Bandbreite reicht von Materialien wie unserem, die Umweltbedingungen sichtbar machen, bis hin zu Lösungen, die zukünftig schwer vermeidbare Treibhausgase wie Methan aus der Luft binden und abbauen könnten. Dass wir biologische Komponenten nun stabil in Beschichtungen integrieren konnten, ist ein wichtiger Ausgangspunkt für Entwicklungen, die wir angesichts der Herausforderungen unserer Zeit dringend benötigen.“

Quelle

Technische Universität München (02/2026)