Forscher um Michael Hirtz und Harald Fuchs vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben ein neues Verfahren entwickelt, um mit technischen Mitteln Biomembranen nachzubauen: Mit einer nanometerfeinen Spitze können sie maßgeschneiderte Phospholipid-Membranstücke auf ein Substrat aus dem Kohlenstoffmaterial Graphen aufbringen. Die so gefertigten biomimetischen, also biologische Strukturen nachahmenden, Membranen sind in wässriger Umgebung stabil. Sie könnten einmal zu neuen Anwendungen in Medizin und Biotechnologie führen, so die Forscher. „Die von uns angewandte Methode benutzt eine feine Spitze, um Lipidmembranen auf Oberflächen zu schreiben – ähnlich einem Federkiel, der Tinte auf Papier bringt“, erläutert Hirtz. Durch den Einsatz von parallel angeordneten Spitzen lässt sich sogar mit verschiedenen „Lipid-Tinten“ gleichzeitig schreiben, was Membranstrukturen unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung ermöglicht. Bisher wurden künstliche Membranen vor allem auf Siliziumdioxid-Oberflächen erstellt, schreiben die Materialwissenschaftler im Fachjournal Nature Communication (2013, Online-Veröffentlichung). Mit Graphen als Trägermaterial können sich die aufgebrachten Membranstückchen besser bewegen. Die Folge: Die fertige Membran ist einheitlicher und gleichmäßiger. Ein weiterer Vorteil von Graphen ist seine einstellbare Leitfähigkeit. Wenn die Lipide mit entsprechenden Bindungsstellen für zum Beispiel bestimmte Proteine ausgerüstet werden, kann nach dem Andocken des Zielproteins ein Ladungstransfer von den Lipiden zum Graphen stattfinden. Die dadurch hervorgerufene Änderung der Leitfähigkeit ist messbar. Die Forscher um Hirtz wollen ihre biomimetischen Membranen künftig dazu nutzen, neuartige Biosensoren zu bauen. „Proteinsensoren könnten in der medizinischen Diagnostik eingesetzt werden“, berichtet der KIT-Wissenschaftler. Durch die Möglichkeit, Enzyme in diese künstliche Membran lose einzubinden, ist außerdem ein Einsatz solcher gedruckten Membranen in Bioreaktoren denkbar. Als Biokatalysatoren setzen diese Enzyme hier spezifisch Ausgangssubstanzen in gewünschte Produkte um. Neben den Karlsruhern waren auch Forscher der britischen Universität Manchester maßgeblich an der Entwicklung dieser Technologie beteiligt. Quelle: biotechnologie.de/ml
