Von winzigen Lebewesen lernen

Ob für neue Materialien oder wirksamere Medikamente – molekulare Mechanismen von Bakterien, Insekten oder Algen zu verstehen, kann unser Leben verändern. Daran arbeiten die Wissenschaftler des Dresdner ZIK B CUBE seit 10 Jahren. Zeit für ein Resümee.

Bakterien sind ausgezeichnete Anpasser. Eine Eigenschaft, die für uns Menschen lebensgefährlich werden kann. Zum Beispiel dann, wenn Antibiotika gegen Infektionen nicht mehr wirksam sind, weil sich multiresistente Keime entwickelt haben. Viele der Prozesse, die zur schnellen Anpassungsfähigkeit und damit zu Resistenzen von Bakterien beitragen, sind bisher unbekannt.

Teambild des ZIK B CUBE

Vereinte Forschungspower: Michael Schlierf (ganz links), Stefan Diez, James Sáenz, Yael Politi, Yixin Zhang, Nils Kröger und Igor Zlotnikov sind die Köpfe des Dresdner B CUBE.

Magdalena Gonciarz

B CUBE-Forschungsgruppenleiter und Institutsdirektor Michael Schlierf will mehr Licht ins Dunkle bringen. Dafür hat er mit seinem Team neue Technologien entwickelt, mit denen sie sogar einzelne Moleküle von Bakterien untersuchen. Ihre Erkenntnisse sind auch für die Entwicklung neuer Antibiotika wichtig, die wir aufgrund verstärkt auftretender Resistenzen dringend benötigen.

Weibliche Verstärkung

Am Zentrum für Innovationskompetenz (ZIK) B CUBE sind inzwischen 100 Mitarbeiter beschäftigt, mehr als 80 Prozent davon Wissenschaftler. Mit Yael Politi ist 2019 die erste Professorin zu B CUBE gekommen. Die Israelin war zuletzt am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam. Sie untersucht das äußere Skelett von Insekten. Diese sogenannte Kutikula ist das perfekte Modellsystem für Bioverbundwerkstoffe. Politi und ihre Mitarbeiter untersuchen, welche molekularen Interaktionen dazu führen, dass solche multifunktionalen Materialien wie die Kutikula entstehen. Interessant ist unter anderem die Architektur der Fasern in der Kutikula, zum Beispiel die der Flügel von Schmetterlingen.

Auch untersucht das Team von Yael Politi, wie die Struktur des Außenskeletts und die Funktion mechanischer Sensoren zusammenhängen, die zum Beispiel Spinnen nutzen.

Erkennen und Nachahmen

Biologische Verbundwerkstoffe untersucht auch B CUBE-Teamleiter Igor Zlotnikov. Ihn interessieren mineralische Komposite, wie sie zum Beispiel Muscheln produzieren. Unter anderem will er herausfinden, wie die Natur thermodynamische Prinzipien nutzt, um komplexe Formen zu bilden. Dafür erforscht er die Physik der Materialien und die zelluläre Kontrolle während des Mineralisationsprozesses. Dieses Wissen will der studierte Materialwissenschaftler künftig auch für die synthetische Herstellung mineralischer Materialien nutzen. Ähnliche Interessen verfolgt Nils Kröger, der schon seit 2012 eine Forschungsgruppe bei B CUBE leitet. Zusammen mit seinem Team erforscht er speziell geformte Zellwände aus Kieselsäure, die von Diatomeen gebildet werden. Diatomee sind einzellige Mikroalgen, die sich an Oberflächen unter Wasser festhalten, aber auch darüber hinweggleiten können. Wie das möglich ist und was wir für die Herstellung biomimetischer Materialien daraus lernen können, will Nils Kröger herausfinden.

Auch in Zukunft wollen die Forscherinnen und Forscher bei B CUBE fundamentale Erkenntnisse gewinnen und diese in die Anwendung bringen – sei es in der Medizin oder in den Materialwissenschaften, immer zum Wohle des Menschen.