Robust, elastisch und belastbar: Spinnenseide gilt als das Wundermaterial der Zukunft. Thomas Scheibel, Professor an der Uni Bayreuth, ist es gelungen, mit Hilfe eines Flüssigkristalls diese künstlich zu produzieren. Adidas unterstützt die Idee und will mit dem Material biologisch abbaubare Turnschuhe herstellen.

Thomas Scheibel, Professor an der Universität Bayreuth, steht vor einem riesengroßen Spinnennetz. Seine Augen wandern hin und her: „Faszinierend, was diese kleinen Tiere leisten.“ Was für die meisten entweder ekelerregend oder nervig ist, ist für den Proteinchemiker ein spannendes Material. Neben mechanischen Eigenschaften wie hoher Belastbarkeit bei gleichzeitiger Elastizität, ist die Spinnenseide auch keimfrei und fördere sogar die Wundheilung.

Spinnenseide - <br>Von der Natur inspiriert

Für Thomas Scheibel, Professor an der Uni Bayreuth, sind Spinnen ganz besonders faszinierende Tiere. Foto: Lisa Kieslinger

Vor 16 Jahren hat er begonnen, einen biotechnologischen Prozess zu entwickeln: Wie kann man Spinnenseide herstellen – ohne Spinnen? „Wir wollten weg vom Naturprodukt, weil man heutzutage eine gleichbleibende Qualität braucht“, erklärt Scheibel. Zudem wolle man das Produkt auch in größeren Mengen zur Verfügung haben. Die Naturproduktion könne das nicht leisten. Und da kam das Forschungsteam rund um Professor Scheibel ins Spiel. „Wir nehmen die Erbinformation, die für die Seide wichtig ist, und bauen sie in Bakterien ein. Uns ist es geglückt, dass diese die Seidenmoleküle im großen Stil herstellen.“ Die Königsdisziplin für die Forscher war es dann, den Faden nachzubauen. „Aus einer wässrigen Lösung unzähliger Seidenmoleküle innerhalb eines Bruchteils einer Sekunde einen festen Faden hinzukriegen – das Prinzip zu verstehen, wie die Natur das macht, das hat uns über zehn Jahre gekostet“, erklärt Thomas Scheibel.

Bei der Fadenherstellung spielt ein lyotroper Flüssigkristall eine wichtige Rolle. Dieser entsteht durch amphiphile Moleküle – Moleküle, die wasserliebende als auch wasserabstoßende Eigenschaften haben. Wenn diese in Wasser gegeben werden und die Konzentration hoch genug ist, bilden sich sogenannte Mizellen. Wenn deren Konzentration hoch genug ist, bekomme man die Eigenschaften eines Flüssigkristalls. „Je nachdem wie ich auf einen solchen Kristall schaue, hat die Flüssigkeit eine andere Eigenschaft. Deswegen sprechen wir vom flüssig-kristallinen Zustand.“ Wie aus der Seidenlösung ein Flüssigkristall wird und wie man das steuern kann, war für viele Jahre Kern der Studien. Denn nur aus diesem Flüssigkristall könne man Fasern mit naturidentischen mechanischen Eigenschaften herstellen.

Wo kann man die Fäden einsetzen?

Spinnenseide - <br>Von der Natur inspiriert

Aus diesen Fäden werden die Schuhe gemacht. Foto: Lisa Kieslinger

„Als wir die Technologie hatten, solche Fäden in großen Mengen herzustellen, ging es darum, wo wir diese einsetzen könnten“, erklärt der Professor, der vor einigen Jahren seine eigene Biotech-Firma namens „AMSilk“ mit Sitz in München gründete. Seit vielen Jahrzehnten gebe es die verschiedensten Phantastereien, was man damit machen könnte. Auch kugelsichere Westen seien im Gespräch gewesen. „Aber was man wirklich machen kann, das kann ich natürlich erst ausprobieren, wenn ich es habe.“ Rein wissenschaftlich gesehen, gebe es da viele tolle Dinge. Doch plötzlich geht es auch um wirtschaftliche Interessen, den richtigen Zeitpunkt und darum, die richtigen Menschen zu treffen.

Und das ist gelungen: Mit Adidas wurde einer der größten Sportartikelhersteller auf die Firma „AMSilk“ aufmerksam und stellte vor knapp einem Jahr einen Laufschuh vor, dessen Obermaterial zu 100 Prozent aus der künstlichen Spinnenseide besteht. Wann der Schuh in den Verkauf kommt, ist noch unklar. Besonders der Faktor „Nachhaltigkeit“ sei für Adidas entscheidend gewesen. „Ich sag den Leuten immer: ,Wenn du mit dem Schuh nicht zufrieden bist, kannst du ihn entweder aufessen oder auf den Kompost werfen‘“, sagt Scheibel und lacht. Zudem sei der Schuh um 15 Prozent leichter im Vergleich zu einem Kunststoff-Schuh.

Spinnenseide - <br>Von der Natur inspiriert

Mit Adidas wurde einer der größten Sportartikelhersteller auf das neue Material aufmerksam: Sie produzierten gemeinsam mit Thomas Scheibel einen Schuh aus reiner Spinnenseide. Foto: Adidas

Shampoos, Nagellack, Gele für Pferde oder Zeckenmittel für Katzen – mittlerweile ist Spinnenseide in vielen Produkten enthalten. „Bei Kosmetik wird die Eigenschaft genutzt, dass die Seide auf der Haut einen seidenweichen Film bildet. Wenn man rissige Haut hat, befeuchtet der Film die Haut und schützt sie gleichzeitig vor Bakterien.“

Auch in der Medizintechnik kann die Spinnenseide eingesetzt werden – beispielsweise als Implantat-Beschichtung. „Wir können Implantate dadurch verträglicher machen. Durch die Beschichtung ist das Material für den Körper nicht mehr als solches zu erkennen. Die Spinnenseide wirkt wie eine Tarnkappe“, erklärt Scheibel. Bei bis zu einem Viertel der Brustkrebspatientinnen, die eine plastische Rekonstruktion der Brust benötigen, müssen die Implantate oft wieder entfernt werden, da sich eine Kapselfibrose gebildet hat. Eine große Gefahr für die Patientin. „Durch die Spinnenseide können wir diese Körperreaktion minimieren beziehungsweise fast vollständig unterdrücken.“