Fluoreszenzmikroskopische Aufname einer E. coli – Kultur. Lebend/Tot – Färbung mit BacLight – Kit (Molecular Probes): grün = lebend, rot = tot. (Quelle: Institut für Werkstoffwissenschaft, TU Dresden)

Im Projekt BIOMINT erforschen Wissenschaftler der TU Dresden in einem neuen Innovationslabor die Eigenschaften pyroelektrischer Kristalle. Ein Wirtschaftswissenschaftler überprüft, ob die jeweiligen Ergebnisse vermarktbar sind

Pyroelektrizität – das ist die Eigenschaft bestimmter Materialien wie Quarz oder komplexen Silikaten wie Turmalin, bei Änderung der Temperatur mit der Ausbildung einer Oberflächenladung zu reagieren. In der Folge bildet sich um das Material herum ein elektrisches Feld aus. Wie dieser Effekt in der Bioverfahrenstechnik genutzt werden könnte, untersucht das Forschungs- und Gründungsprojekt BIOMINT unter der Leitung von Jun.-Prof. Dirk Meyer an der Technischen Universität Dresden. An dem thematisch komplexen Vorhaben sind Mitarbeiter der Institute für Strukturphysik, Werkstoffwissenschaft, Genetik und Lebensmittel- und Bioverfahrenstechnik beteiligt.

In einem auf zwei Jahre angelegten Projekt wollen die Forscher mit finanzieller Förderung durch die „ForMaT“ - Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) ergründen, wie mit intelligenten Werkstoffen die Nachfrage nach ressourcenschonenden, ökologischen und gesundheitsorientierten Technologien befriedigt werden kann. Im Zentrum des Vorhabens steht die Nutzung der besonderen Eigenschaften pyroelektrischer kristalliner Materialien in Verbindung mit biotechnologischen und physiko-chemischen Prozessen.

„Abhängig von der Struktur und der speziellen Form der Kristalle können da durchaus Feldstärken von mehreren Kilovolt pro Millimeter auftreten“, erklärt Dirk Meyer. „Mit dieser Änderung könnte man beispielsweise Zellmembranen ‚schalten’, also für bestimmte Moleküle durchlässig oder undurchlässig machen.“ Die Anwendung in Filterprozessen, beispielsweise bei der Desinfektion oder der Herstellung von Chemikalien, Nahrungsergänzungsstoffen oder Arzneimitteln, liegt damit auf der Hand.

„Vorstellbar wäre auch, schädliche Mikroorganismen, die sie sich beispielsweise in Waschmaschinen vermehren, mit Hilfe der Pyroelektrizität abzutöten, ohne dass aggressive Chemikalien benutzt werden müssen“, so Prof. Meyer. Ein Ziel des Vorhabens sei auch, eine neue Technologieplattform zur Nutzung pyroelektrischer Materialien in der Bioverfahrenstechnik, der Umwelttechnologie und den Lebenswissenschaften zu etablieren.

Um die Projekte neben all den technologischen Herausforderungen auch auf Marktrelevanz auszurichten, ist für die gesamte Dauer des Projekts ein Absolvent der Wirtschaftswissenschaften der TU Dresden eingebunden – ein Novum auf diesem Gebiet, wie Projektmitarbeiter Robert Schmid betont. Und ergänzt: „Das in diesem Vorhaben etablierte Innovationslabor soll darüber hinaus für nachfolgende Projekte an der TU Dresden einen praktisch erprobtes Gerüst liefern, um langfristige Erfolge im oben genannten Sinne zu ermöglichen.“

Autor: Martin Morgenstern

Weitere Informationen:
Jun.-Prof. Dr. Dirk Meyer
Tel.: 0351 463-32536
dirk.meyer@physik.tu-dresden.de