15. April 2011

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Zellgerüst ohne Zelle: Aktinfasern aus einer Hühner-Herzzelle auf biegsame Nanonoppen gespannt
(links in einem Mikroskopbild, rechts schematisch). Heftet sich nun das Motorprotein Myosin an
die Fasern, zieht sich das Gerüst wie ein künstlicher Muskel zusammen. Aus Max-Planck-For-
schung 1/09-26

Nach wie vor ist die Kommunikation mit den Zellen das größte Problem für
die Forscher, d. h. wie sagt man der Zelle, was sie tun soll. Zellen treten mit ihrer
Umgebung über biochemische, mechanische und elektrische Signale in Kontakt.
Gerade die überaus sensible Reaktion von Zellen auf geringste mechanische bzw.
strukturelle Reize war lange Zeit unerforscht und ist nun Gegenstand interdiszi-
plinärer Forschung.
Nachbau von Zellfunktionen - Bionik
Seit geraumer Zeit versuchen Materialforscher mit Hilfe von synthetischen Mate-
rialien die regenerativen und adaptiven Fähigkeiten lebenden Gewebes nachzuah-
men. Jedoch gibt es noch kein artifizielles System, das wie die Zelle die Umgebung
wahrnehmen, Informationen verarbeiten und entsprechend darauf reagieren kann,
also autonomes Verhalten zeigt. Unser Ziel ist es, lebende Zellen dazu zu nutzen,
neuartige biohybride Materialien zu entwickeln, die genau über diese Fähigkeiten
des Lernens verfügen.
Ein Ansatz, wo uns dies bereits gelungen ist, ist die Struktur von Mottenaugen.
Die Augen von Motten verfügen über eine besondere Oberflächenstruktur, die es
ihnen erlaubt extrem viel Licht aufzufangen. Die Oberflächen bestehen aus winzi-
gen säulenartigen Ausstülpungen, mit denen die elektromagnetischen Wellen des ein-
fallenden Lichts optimal in das Chitin der Linsen weitergeleitet werden. Auf glatten
Oberflächen wie z. B. Glas wird dagegen ein Teil des Lichts einfach zurückreflek-
tiert. Diesen Umstand haben wir uns für die Entspiegelung von Oberflächen zunut-
ze gemacht. Zusammen mit Carl Zeiss Jena haben wir eine Methode etabliert, mit
der sich nach dem Vorbild der Mottenaugen säulenartige Nanostrukturen auf Glas-
flächen aufbringen lassen. Diese nanometergroßen Säulen verfügen über dieselben
lichtabsorbierenden Eigenschaften wie Mottenaugen und sind den bekannten kom-
merziellen Entspiegelungsfilmen auf Linsen, Displays, Brillengläsern weit überlegen.
Auch haben die künstlichen Mottenaugen den technischen Vorteil, dass sie z. B. weit-