Forschungsgruppe "Faserherstellung"

Gruppenmitglieder:

Dr. Hendrik Bargel, Carolin Grill, Christian Haynl, Charlotte Hopfe


Überblick:

Die Eigenschaften natürlicher Fasern übertreffen oftmals die synthetischer Fasern, ein bekanntes Beispiel ist die Spinnenseide. Die Produktion von Fasern aus rekombinant hergestellten, mimetischen Strukturproteinen, z.B. Spinnenseideproteine und Muschelbyssus-Kollagen, unter Verwendung verschiedener Spinnverfahren wie Nassspinnverfahren, Mikrofluidik, Elektrospinnen oder einem „biomimetischen“ Spinnprozess ist das primäre Ziel der Gruppe. Die physiko-chemischen und morphologisch-strukturellen Eigenschaften der Fasermaterialien werden analysiert, um daraus neue Produkte auf den Gebieten Biomaterialien oder Nanomaterialien zu entwickeln.

 

 

Abb. 1: Prozesskette der Materialentwicklung
 


Elena Doblhofer
Dr. Hendrik Bargel (Dipl. Biol.)  
0921-55 7347
hendrik.bargel(.at.)bm.uni-bayreuth.de  
Forschungsprojekt:

Laborleiter Keylab Fasertechnologien

Verschiedene Spinnverfahren für Biopolymere, wie z.B. Nass-, Elektro- und biomimetisches Spinnen sowie Mikrofluidik, werden im Keylab Fasertechnologien innerhalb des Zentrums für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (ZMW) der TechnologieAllianzOberfranken (TAO) organisatorisch zusammengefasst. Das Ziel ist es dabei, die Verarbeitungstechnologien für Fasermaterialien weiter zu entwickeln und für maßgeschneiderte technische Anwendungen anzupassen. Neben verschiedenen physiko-chemischen Analyseverfahren liegt der Schwerpunkt auf Bildgebung und Analyse im EM, insbesondere REM.

 

Elena Doblhofer
Carolin Grill (M.Sc.)  
0921-55 5593
carolin.grill(.at.)bm.uni-bayreuth.de  
Forschungsprojekt:

Forschungsprojekt: Produktion und Charakterisierung von Multiphasen-Fasern

In diesem Projekt werden mehrphasige Spinnenseidenfasern aus rekombinant hergestellten Spinnenseidenproteinen mittels elektrostatischen Spinnens generiert. Hierfür wirkt ein starkes elektrisches Feld auf einen Flüssigkeitstropfen an der Öffnung einer leitfähigen Kanüle. Auf Grund der elektrostatischen Kräfte verformt sich der Tropfen zu einem Taylor-Konus und bildet mit zunehmender Feldstärke einen Faden aus, welcher in Richtung der Gegenelektrode beschleunigt und gestreckt wird. Dieser Faden legt sich an der Gegenelektrode als Fasermatte ab.

 

Claudia Blüm Christian Haynl (M.Sc.)  
0921-55 5585  
christian.haynl(.at.)bm.uni-bayreuth.de  
Forschungsprojekt:

Biotechnologische Herstellung und Verarbeitung von artifiziellen Kollagenen

Kollagene stellen einen wesentlichen Bestandteil von Sehnen, Knorpel, Knochen und Haut dar. Auf molekularer Ebene bilden drei Polypeptidketten die für Kollagene charakteristische Tripelhelix. Die Assemblierung dieser tripelhelikalen Proteine führt zur Entstehung übergeordneter Strukturen, wie zum Beispiel Fasern. Aufgrund der hohen Zugfestigkeit in Kombination mit einer hervorragenden Biokompatibilität, Biodegradierbarkeit und geringen Immunogenität sind neuartige Kollagenmaterialien bestens für verschiedenste biomedizinische Anwendungen geeignet. Meine Arbeit beschäftigt sich mit der rekombinanten Herstellung artifizieller Kollagene in geeigneten Mikroorganismen. Nach Reinigung werden diese eingehend physiko-chemisch charakterisiert und mittels diverser Verfahren zu unterschiedlichen Morphologien prozessiert. Ein Schwerpunkt liegt hier auf der Verarbeitung der Proteine mittels mikrofluidischer Systeme. Anschließend soll die Interaktion zwischen auf Kollagen-basierenden Materialien und Zellen analysiert werden.

 

Charlotte Hopfe (M.Sc.)  
0921-55 5585  
charlotte.hopfe(.at.)bm.uni-bayreuth.de  
Forschungsprojekt:

Ökologische Einflüsse auf die Evolution von Spinnenseide


Derzeit sind ca. 45.000 Spinnenarten bekannt, die alle Seide für unterschiedliche Zwecke nutzen. Nur ein Bruchteil dieser natürlichen Vielfalt der Spinnenseiden wurde bisher mechanisch analysiert. Um eine systematische Suche nach Seiden mit interessanten Eigenschaften durchzuführen, müssen die evolutionären Entwicklungen der Eigenschaften von Spinnenseiden verstanden werden. Die Einflüsse klimatischer Faktoren können zur Erklärung vieler Merkmalsmuster herangezogen werden. Auch die Evolution verschiedener Seideneigenschaften wird vermutlich direkt oder indirekt durch das Klima beeinflusst. Dieses Projekt zielt darauf ab, die mechanischen Eigenschaften des Abseilfadens unterschiedlicher Spinnenarten zwischen verschiedenen klimatischen Zonierungen zu vergleichen, um mögliche klimatisch beeinflusste Muster mechanischer Eigenschaften aufzudecken.
Neue Eigenschaften evolvieren sukzessive durch die Selektion von Variationen vererbter Merkmale, so dass nah verwandte Arten oft ähnliche Eigenschaften aufweisen. Die Frage, ob mechanische Seideneigenschaften evolutionär konserviert sind oder keine Korrelation mit der Spinnenphylogenie aufweisen, ist durch bisherige Studien nicht abschließend geklärt. Ziel dieser Studie ist, durch das Erweitern der Datenlage zur Lösung dieser Fragestellung beizutragen.