Biohybride Beschichtung zeigt UVA-Licht per Farbwechsel

UVA-Strahlung kann Haut und Materialien schädigen. Um Belastungen schnell einschätzen zu können, braucht es einfache Sensoren, die ohne Elektronik auskommen und sich in Alltagsprodukte integrieren lassen. Das Team von Prof. Volker Sieber an der Technischen Universität München (TUM) zeigt nun, wie sich eine solche Funktion in eine klassische Beschichtung einbauen lässt.

Bakterien schützen das Protein

Kern des Ansatzes ist das photokonvertierbare bakterielle Protein mEosFP. Unter UVA-Bestrahlung verändert es seine Farbe von grün zu rot. In ersten Versuchen mischten die Forschenden das gereinigte Protein direkt in eine Farbformulierung. Die Signalfärbung blieb jedoch schwach, zugleich verschlechterten sich die Materialeigenschaften der Beschichtung. Der Durchbruch kam, als das Team Protein und Bakterienzellen nicht mehr trennte. Stattdessen wurde die gesamte getrocknete E. coli Biomasse in die Formulierung eingearbeitet. Die Zellen wirken dabei als Schutzraum und schirmen das Protein gegen chemische und physikalische Einflüsse ab.
Der Farbwechsel startet innerhalb weniger Minuten, ist nach etwa 15 Minuten gut sichtbar und erreicht nach rund einer Stunde sein Maximum. Je stärker die UVA-Einstrahlung, desto intensiver fällt der Rotton aus. In der Publikation berichten die Autorinnen und Autoren zudem, dass die grünen Beschichtungen auch nach längerer Lagerung noch umschalten können und der Farbwechsel stabil und nicht reversibel ist.

Von Warntextilien bis zur Prozesskontrolle

Mögliche Anwendungen sehen die Forschenden in Outdoorkleidung, die vor zu hoher Sonnenexposition warnt, sowie in Etiketten für lichtempfindliche Produkte wie bestimmte Medikamente. Auch UV-gestützte Desinfektionsprozesse ließen sich damit dokumentieren, etwa wenn eine definierte Dosis erreicht werden soll. Weil der Sensoranteil aus Biomasse besteht, könnte der Ansatz zudem eine Alternative zu konventionellen, fossil basierten Komponenten in Beschichtungen sein. Das Team arbeitet bereits daran, die Idee in Richtung weiterer biohybrider Funktionen zu übertragen.

Die vollständige Publikation können Sie hier lesen: DOI: 10.1002/admi.202500125

ag