The Digitalisierung schreitet voran und macht auch vor Alltagsgegenständen und Materialien nicht halt: intelligente Kleidung misst unseren Sauerstoff- und Energieverbrauch und mit erbsengroßen Messkugeln können die Wasserqualität oder die Abläufe im Bioreaktor kontrolliert werden. Forschende der Universität Freiburg haben solche Messeigenschaften von Materialien nun weiterentwickelt. Die resultierenden Materialsysteme aus biologischen Komponenten und Polymermaterialien sind nicht nur in der Lage Informationen wahrzunehmen, sondern können diese auch verarbeiten und basierend auf diesen Informationen selbst entsprechende Impulse senden. Solche sogenannten biohybriden Systeme können demnach die Freisetzung weiterer Moleküle, beispielsweise Enzyme in Bioreaktoren, selbst steuern – sowohl zeitlich als auch konzentrationsabhängig.

Biologische Signalverabeitung auf Materialien übertragen

Der Ausganspunkt der Freiburger Molekularbiologen war die Signalverarbeitung, die wichtiger Bestandteil aller Organismen, ganz gleich ob Bakterien, Pflanzen oder Menschen, ist. Auch für elektrische Systeme wie Computer ist sie unverzichtbar. In lebenden Organismen werden solche Signale innerhalb der Zellen erkannt, verarbeitet und weiter gegeben. Die Freiburger Bioingenieure haben sich die molekulare Signalweiterleitung zunutze gemacht und sie auf verschiedene Materialien übertragen. „Mit unserem heutigen Verständnis der Komponenten und der biologischen Signalprozesse sind wir nun in der Lage, die biologischen Module aus der Synthetischen Biologie auf Materialien zu übertragen“, erklärt Wilfried Weber, Gruppenleiter an der Fakultät für Biologie und dem Exzellenzcluster BIOSS Centre for Biological Signalling Studies.

Diese nun mögliche Translation der molekularen Signalwege für verschiedene  Materialien hat die interdisziplinäre Forschergruppe  in mehreren Fachzeitschriften wie „Materials Today“, „Data in Brief“ und „Advanced Materials“ veröffentlicht.