Erwartet werden Impulse für die Weiterentwicklung moderner, anpassungsf?higer und vielseitiger Materialien
Interdisziplin?re Zusammenarbeit zwischen der Hochschule Bremen und der Universit?t Bremen er?ffnet Perspektiven für weitere gemeinsame Entwicklung biologisch inspirierter Werkstoffe Insekten geh?ren seit 澳门皇冠_皇冠足球比分-劲爆体育eren Millionen Jahren zu den evolution?r erfolgreichsten Lebewesen der Erde. Ein wichtiger Teil ihres Erfolges ist ihr sogenanntes Exoskelett (Au?enskelett, altgriechisch ?exo“ für au?en). Im Gegensatz zum uns vertrauten Endoskelett aus Haut und innenliegenden Knochen besitzen die meisten 澳门皇冠_皇冠足球比分-劲爆体育zelligen Lebewesen der Welt eine solche ?u?ere Stützstruktur. Evolution?r betrachtet ist also das uns vertraute Endoskelett eine relativ neue Entwicklung und eher eine Art ?Nischenprodukt“.
Viele der Exoskelette bestehen aus Kutikula (Kutikula: lateinisch ?H?utchen“, von ?cutis“ für Haut), welches eines der h?ufigsten biologischen Materialien der Welt ist. Obwohl Kutikula-Exoskelette evolution?r so erfolgreich sind und uns jeden Tag begegnen, ist unser Verst?ndnis im Vergleich zum Wissen über andere biologische Materialien wie zum Beispiel Holz oder Knochen vergleichsweise gering.
Mit dem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gef?rderten Projekt ?Einfluss von mechanischer Belastung auf Exoskelette von Insekten“, das das Bionik-Innovationszentrum B-I-C der Hochschule Bremen gemeinsam mit dem MAPEX Center for Materials and Processes der Universit?t Bremen durchführt, sollen nun zum ersten Mal grundlegende Kenntnisse über die biomechanische Anpassungsf?higkeit von Exoskeletten gewonnen werden. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf dem Einfluss von mechanischen Belastungen.
?Typische biologische Materialien wie Knochen und Holz passen sich an mechanische Belastung an“, sagt Prof. Dr. Jan-Henning Dirks vom B-I-C der Hochschule Bremen. ?Das kennt man entweder von Astronauten in der Schwerelosigkeit oder von B?umen und Str?uchern an windigen Standorten.“ Bislang ist jedoch nicht bekannt, ob die evolution?r so erfolgreichen Kutikula-Exoskelette ebenfalls diese F?higkeit zur Anpassung besitzen, oder ob dies nur Endoskeletten und Pflanzen vorbehalten ist.
Zur Beantwortung dieser grundlegenden Frage werden experimentell für Wochen und Monate die mechanischen Belastungen auf Exoskelette erh?ht. ?Hierzu werden wir unter anderem eine speziell konstruierte Zentrifuge und umfangreiche biomechanische Untersuchungsmethoden an der Hochschule Bremen verwenden“, sagt Dirks. Gemeinsam mit den MAPEX Arbeitsgruppen von Prof. Dr.-Ing. Lucio Colombi Ciacchi und Prof. Dr. Dorothea Brüggemann wird dann der Effekt auf die Kutikula und das Exoskelett untersucht. ?Wir werden unsere Daten mit neusten dreidimensionalen Bildgebungsverfahren der R?ntgenmikroskopie und weiteren Mikroskopie-Techniken an der Universit?t Bremen erg?nzen“, sagt Dirks. ?Ich freue mich sehr über diese interdisziplin?re Zusammenarbeit zwischen den beiden Institutionen.“ - ?Allein k?nnte niemand von uns dieses Projekt durchführen, das sowohl inhaltlich als auch methodisch eine gro?e Bereicherung für alle beteiligten Arbeitsgruppen darstellen wird,“ sagt Prof. Dr. Dorothea Brüggemann. ?Wir sehen auch in Zukunft viele spannende Anknüpfungspunkte zwischen der Bionik und der Biophysik in Bremen, um gemeinsam neue biologisch inspirierte Werkstoffe zu entwickeln.“
Das bessere Verst?ndnis der m?glichen Reaktion von Kutikula auf mechanische Belastungen wird eine Basis für weiterführende Untersuchungen zu fundamentalen evolution?ren Unterschieden und Gemeinsamkeiten von Exo- und Endoskeletten liefern und dazu beitragen, einige der evolution?ren Erfolgsgeheimnisse von Insekten besser zu verstehen.
?Wie bei vielen grundlegenden wissenschaftlichen Fragestellungen sind konkrete Anwendungen am Anfang schwierig vorauszusehen“, sagt Dirks. ?M?glicherweise helfen uns die gewonnenen Erkenntnissen aber bei der Weiterentwicklung moderner, anpassungsf?higer und vielseitiger Materialklassen. Ohne Grundlagenforschung und interdisziplin?re Zusammenarbeit geht das nicht.“
Fragen beantwortet:
Prof. Dr. Jan-Henning Dirks
Biological Structures and Biomimetics
Hochschule Bremen - University of Applied Sciences
Tel.: 0421-5905 6010
E-Mail: jan-henning.dirksprotect me ?!hs-bremenprotect me ?!.de
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