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Auf die Bauindustrie entfallen rund 15 Prozent der weltweiten CO₂-Emissionen. Ein Weg zur Senkung der Emissionen ist der verstärkte Einsatz der Microbial induced calcite precipitation-Technologie (MICP). Die Technologie basiert auf der Bildung von Kalk durch Mikroorganismen. Loses Material – zum Beispiel Sand – kann auf diese Weise verfestigt werden, da an den Kontaktstellen der Sandkörner verfestigende Kalkbrücken gebildet werden. Anwendungsmöglichkeiten liegen etwa bei der Staubbindung, der Straßen- oder Bodenstabilisierung, selbstheilendem Beton oder der Herstellung von Bioziegeln. In der Bauindustrie wird bereits von einer "Construction Biotechnology" gesprochen, die in Zukunft an Bedeutung gewinnen wird.

Neben der MICP soll nun verstärkt auch die enzymbasierte Calcit-Präzipitation (EICP) als alternative Biozementierungs-Methode erforscht werden. Die EICP beschreibt dabei die Bildung von Kalkschichten mithilfe der Enzyme Urease und Carboanhydrase (CA). Der EICP werden diverse Vorteile im Vergleich zur MICP zugeschrieben, wie beispielsweise leichtere Handhabung durch den Verzicht auf Mikroorganismen, definierte Einsetzbarkeit von Enzymen sowie höhere mögliche Konzentrationen. Zudem können Enzyme auch in Kapillaren oder Mikrorissen wirken, da sie deutlich kleiner als Mikroorganismen sind.

Im Rahmen des Vorhabens wird Prof. Siegert sich um die Enzymentwicklung kümmern, Prof. Bongaerts beschäftigt sich mit Stammauswahl und -entwicklung. Das geplante Vorhaben verfolgt als übergeordnetes Ziel die Etablierung einer Plattform für die Untersuchung und Bereitstellung von Mikroorganismen und Enzymen für das Gebiet der Biozementierung (MICP und EICP). Hierbei soll mindestens eine technisch relevante und rekombinant produzierbare CA produziert werden und die Funktionalität im Labormaßstab und den anvisierten Anwendungen der Biozementierung, vor allem die Porenfüllung von Recyclingbeton-Granulat, gezeigt werden.

Biokompatible elektronische Bauelemente ("green electronics") gewinnen in jüngster Zeit zunehmend an Bedeutung, insbesondere im biomedizinischen Umfeld. So werden Sensoren beispielsweise in den Körper eingebracht, um Prothesen zu steuern oder wichtige Vitalparameter wie den pH-Wert, die Temperatur, die Sauerstoffsättigung oder die Glukosekonzentration zu überwachen. Die Verwendung von natürlichen und nachhaltigen Rohstoffen in der Medizin wird immer wichtiger, da solche biogenen Materialien für den Menschen gut verträglich sind und sich – verbaut in Sensorchips – bioabbaubar verhalten.

Ein wichtiges Einsatzfeld für solche (Bio-)Sensoren sind Hauttransplantationen. Jährlich finden in Deutschland rund 100.000 chirurgische Eingriffe statt, bei denen erkranktes Gewebe ausgetauscht oder Lappentransplantationen an Haut und Unterhaut vorgenommen werden. Mikrovaskuläre Lappentransplantationen gehören zu den aufwändigsten und kostspieligsten chirurgischen Operationen. Die Herausforderung liegt in der Präparation der Gefäßversorgung und dem Anschluss der Gefäße im Defektbereich. Obwohl die Lappenplastik einen der am häufigsten plastisch-chirurgisch vorgenommenen Eingriffe darstellt, versagt in vielen Fällen der Blutfluss durch Zusetzen des Gefäßes bereits kurz nach dem Eingriff. In diesem Fall ist die unmittelbare chirurgische Revision der einzige Weg, um die Durchblutung des Transplantates wiederherzustellen.

Das natürliche Seidenprotein Fibroin gehört aufgrund seiner kristallinen Proteinstruktur zu den stärksten natürlichen Fasern und repräsentiert so einen exzellenten Konstruktionswerkstoff. Fibroin ist biobasiert, biokompatibel und bioabbaubar, alles entscheidende Vorteile, um daraus Sensoren aufzubauen, die oberflächlich (z.B. in Wunden) oder auch als Implantate – etwa unmittelbar zwischen Lappentransplantat und ursprünglichem Defekt – in den Körper eingebracht werden können. Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich das INB seit etwa drei Jahren gemeinsam mit den beiden Firmen Fibrothelium GmbH und Meotec GmbH mit grundlagenorientierten Experimenten zur Erforschung von Membranen (Trägerfolien) auf der Basis des Seidenproteins Fibroin, das als biobasiertes, biokompatibles und bioabbaubares Substratmaterial weiterentwickelt und eingesetzt werden soll, um damit unterschiedliche Sensorfunktionalitäten abzubilden: Sensorstrukturen und Elektrodenanordnungen aus Magnesium gelten ebenfalls als bioabbaubar und biokompatibel.