Tübinger Biologen arbeiten an einem Werkstoff für die Medizin
Sie können an der Decke laufen und Fensterscheiben erklimmen: Insekten. Für diese erstaunlichen Hafteigenschaften interessiert sich ein Biologenteam auf der Tübinger Morgenstelle. Erforscht haben sie Käfer und Co. und entdeckten dabei: Insekten bilden Haftsekrete. Dieser Kleber, der tausendfach ablösbar ist und kaum Spuren hinterlässt, soll für Mensch und Technik nutzbar gemacht werden.
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Christian Schmitt erforscht die Madagaskar-Fauchschaben ohne Berührungsängste. Bild: Vey
Tübingen. „Es ist gar nicht so einfach, der Natur ihre Geheimnisse zu entlocken“, stellt Christian Schmitt fest. Seit zwei Jahren arbeiten die beiden Diplom-Biologen Schmitt und Julius Braun unter der Leitung von Oliver Betz am Institut für Evolution und Ökologie der Uni Tübingen an ihrem Projekt.
Dank ihres biologischen Klebstoffes kommt die Madagaskar-Fauchschabe auch auf glatten Oberflächen nicht ins Rutschen. Bild: Uni Tübingen
Dafür mussten zunächst geeignete Tiere gefunden werden. Als wahre Kletterkünstler stellten sich der Froschkäfer aus Thailand, die Wüstenheuschrecke und die Madagaskar-Fauchschabe heraus. Auch zwei als Totengräber bezeichnete Käferarten werden erforscht. Mithilfe ihrer klebrigen Fußsohlen können diese Tiere über die verschiedensten Oberflächen laufen: etwa über glatte und nasse Blätter. Außerdem löst sich dieser Kleber unendlich oft ab und kann wieder aufgeklebt werden.
Noch etwas kann der Schaben- und Käferkleber, der sich damit von gängigen, flüssigen Klebemitteln unterscheidet: Er bleibt länger flüssig, trocknet nicht so schnell aus und ist in Verbindung mit der Fußoberfläche selbstreinigend. Was man also von den handelsüblichen Klebestreifen nur erträumen kann, bietet der Biokleber. Denn zieht man den Klebestreifen wieder vom Haftgrund ab, etwa Papier, dann ist der Film mit Papierfetzen übersät. Dagegen bleibt der Insektenkleber fetzenfrei.
Noch ist allerdings nicht vollständig geklärt, warum die Fußsohlen der Insekten immer sauber bleiben. Möglicherweise liegt das Geheimnis in der chemischen Zusammensetzung des Klebers, sicher aber auch an der Mikrostruktur der Insektenfüßchen. Deshalb arbeitet das Biologenteam mit Chemikern vom Institut für Organische Chemie zusammen.
Sie sollen das Rätsel lösen, aus welchen Bestandteilen sich die Kleber zusammensetzen. Und dafür braucht es reichlich Insektenleim. Auch deshalb fiel die Wahl auf die genannten Tiere. Denn: „Sie haben große Füße, so dass sie viel Sekret absondern“, erklärt Schmitt.
Mit Aufnahmen unter dem Elektronenmikroskop konnten Schmitt und seine Kollegen entschlüsseln, wie Insekten zu Kletterkünstlern werden. Sie zeigen nämlich, dass selbst glatte Flächen wie Glas oder Blätter kleine Unebenheiten haben. Diese Rillen und Tiefen werden durch das Klebesekret der Käfer ausgefüllt. Somit erreichen die Insekten eine Vergrößerung der Kontaktfläche und können ihre Klebeleistung stark verbessern.
Dazu tragen auch kleinste Härchen an den Sohlen bei, die sich in den Unebenheiten „festhaken“. Und wie kommt der Käfer wieder aus der „Verleimung“ heraus? Indem die Insekten die Verbindung zwischen Härchen und Oberfläche nach und nach lösen, ähnlich wie bei einem Klettverschluss. Denn wollte der Käfer die ganze Fußfläche gleichzeitig lösen, müsste er eine ungleich größere Kraft dafür aufwenden.
Ähnlich ist der Ablauf bei Heuschrecken und Schaben. Allerdings haben sie keine Haare an den Sohlen. Dafür sind ihre Sohlen jedoch weich und können sich so gut an Untergründe anpassen. „Sie schütten auch mehr Sekret aus als Käfer“, weiß Braun.
Mit ein paar Vorstellungen räumen die Wissenschaftler allerdings auf. „Einen Superkleber entwickeln wir nicht“, so Schmitt. Auch dass man seine Bilder nun an die Wand kleben kann, ohne Spuren zu hinterlassen, bleibt eine Wunschidee. „Es wird ein temporärer Kleber sein. Die Bilder würden bald wieder abfallen“, warnt Braun.
Denkbar ist dagegen ein Einsatz im medizinischen Bereich: etwa als Wundpflaster, das oberflächliche Hautverletzungen abdeckt und eine gute Voraussetzungen für die Wundheilung bietet. Der Insektenkleber könnte auch bei der Herstellung von Mikrochips bald eine wichtige Rolle spielen. Die Hafteigenschaften sind optimal, damit Roboter die Chips aufnehmen und an den nächsten Arbeitsprozess weiterleiten können.
