Internationale Konferenz beschäftigt sich in Freiberg mit Biomineralogie

Natürliche Systeme nachahmen, um bessere Technologien zu entwickeln – dieses Ziel verfolgt Prof. Hermann Ehrlich mit seiner Arbeitsgruppe „Biomineralogie und Extreme Biomimetik“ an der TU Bergakademie Freiberg. So sind die Forscher der Ressourcenuniversität zum Beispiel einem rund 600 bis 800 Millionen Jahre alten Glasschwamm auf der Spur, der den Ansatz für widerstandsfähigere Implantate liefern könnte. Denn der Schwamm verankert sich in fünf Kilometern Meerestiefe über Glasfäden aus Biosilikat im Boden. Dank der elastischen Eigenschaften der Struktur können selbst starke Strömungen die Glasfasern nicht brechen. Auf dem Symposium BIOMIN 12, das das Team um Prof. Ehrlich vom 27. bis 30. August in der Silberstadt organisiert, präsentieren die Freiberger Forscher unter anderem diese Ergebnisse.
„Wenn es uns gelingt, die verschiedenen Prozesse der Biomineralogie zu entschlüsseln, können wir nicht nur neue Biomaterialien entwickeln, die zum Beispiel stark hitze- und druckbeständig sind, sondern wir können auch die Entwicklung des Lebens überhaupt besser nachvollziehen“, ist sich Prof. Ehrlich sicher. „Denn die Vorgänge, die sich bei der Biomineralisation – also dem Prozess, bei dem lebende Organismen, Minerale bilden – abspielen, sind über mehrere Jahrtausende durch natürliche Selektion entstanden.“ So nimmt die Biomineralisation beispielsweise beim Auf-, Um- und Abbau von Schalen und Skeletten eine wichtige Rolle ein. Ein Schwerpunkt der Tagung BIOMIN wird deswegen auch auf den evolutionären Aspekten der Biomineralisation liegen.

Wie man mehrere Millionen Jahre unverändert überstehen kann, demonstriert dagegen der Hyalonema-Glasschwamm – ein Forschungsobjekt der Freiberger Wissenschaftler. „Dieser Meeresorganismus gehört zu den ältesten Tieren der Erdgeschichte“, beschreibt Prof. Ehrlich. „Er besteht aus einem Schwammkörper und Glasfäden, die einen Meter lang werden können und sehr widerstandsfähig sind. Auch stärkste Meeresströmungen können den Fäden nichts anhaben, da sie nicht nur aus Glas, sondern bis zu 70 Prozent aus dem Strukturprotein Kollagen bestehen.“ Aber nicht nur für die Schwämme in der Tiefsee ist dieses Protein wichtig. So bildet Kollagen zusammen mit anderen Stoffen im menschlichen Körper die Knochen. „Wenn wir es schaffen, den strukturellen Aufbau der Glasschwämme nachzuahmen, könnten wir widerstandsfähigere Implantate entwerfen“, erklärt Prof. Ehrlich. Unter dem Aspekt der Biomedizin diskutieren Wissenschaftler aus aller Welt bei der BIOMIN diese und ähnliche Projekte.

Das Beispiel des Glasschwammes belegt aber auch, dass Biomineralisation natürlichen Organismen ermöglicht, unter extremen Bedingungen zu überleben. „Die Temperaturen, bei denen wir Menschen uns wohl fühlen, sind auf der Erde die Ausnahme“, erläutert Prof. Ehrlich. „Bei 95 Prozent der Meeresfläche liegen die Temperaturen beispielsweise bei plus fünf Grad oder niedriger. Dennoch haben sich Lebewesen daran angepasst und Mechanismen entwickelt, die ihnen die Skelettbildung und das Überleben sichern. Eine entscheidende Rolle spielt hier die Biomineralisation unter dem Gefrierpunkt.“ So verhindern Eisfische das Gefrieren ihrer Körperflüssigkeit, indem sie Frostschutzproteine erzeugen, sobald die Temperatur unter den Gefrierpunkt fällt. Andere Fischarten gehen unter diesen Umständen ein. Solche Überlebenskünstler, die sich an die extremen Temperaturen angepasst haben, stehen im Fokus der Freiberger Forscher, denn sie könnten Hinweise für neue Biomaterialien, die sich durch Hitze- und Druckbeständigkeit auszeichnen, liefern. Biomineralisation unter extremen Umständen setzt deswegen einen weiteren Schwerpunkt bei der Konferenz.

Ansprechpartner: 
Prof. Hermann Ehrlich