Die Textilindustrie ist gegenwärtig in hohem Maße von synthetischen Fasern abhängig, die auf fossilen Rohstoffen basieren. Ihre Herstellung verursacht erhebliche CO₂-Emissionen und erfordert große Mengen an Energie und Chemikalien, was die Transformation hin zu nachhaltigeren Produktionsprozessen erschwert.
Das Projekt GXY, Teil des Innovationsraums BIOTEXFUTURE, erforscht deshalb genetisch programmierbare Kollagene als Ausgangsmaterial für elastische, biologisch abbaubare Hochleistungsfasern. Diese könnten synthetische Fasern, die rund zwei Drittel der weltweiten Textilproduktion ausmachen, langfristig ersetzen und so einen wichtigen Beitrag zu einer umweltfreundlicheren Textilindustrie leisten.
Fortschritte in der Forschung
Im Projekt ist es bereits gelungen, erste Kollagenmaterialien im Bioreaktor auf Basis von Nährhefen herzustellen – ein wichtiger Schritt, da dieses Verfahren als Goldstandard für eine industrielle Produktion gilt. Aktuell liegt die Ausbeute noch im Mikrogrammbereich, doch realistisch erscheinen mittelfristig Gramm- bis Kilogramm-Mengen. Parallel laufen Qualitätsprüfungen am FILK Freiberg Institute, um die Leistungsfähigkeit der neuen Fasern mit textiltechnischen Vorgaben abzugleichen. Erste Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Fasern gezielt hinsichtlich ihrer Eigenschaften programmiert werden können. Besonders spannend: Die Kollagen-Polypeptide zeigen Selbstheilungskräfte, indem beschädigte Fasern bei Kontakt mit Nährlösung neue Verbindungen bilden. Zudem wird an der Verarbeitung der Spinnmasse im 3D-Druckverfahren gearbeitet, was neue Möglichkeiten für die Textilfertigung eröffnen könnte.
Die Aufgaben im Projekt sind klar verteilt: Das auf Bio-Nanotechnologie spezialisierte Berliner Start-up Mimotype Technologies GmbH konzentriert sich auf das Protein-Engineering und die genetische Programmierung der Kollagen-Sequenzen. Am DWI Leibniz-Institut für Interaktive Materialien werden Mikroorganismen gentechnisch so verändert, dass sie die gewünschten Proteine im Bioreaktor produzieren können. Im Anschluss übernimmt das FILK Freiberg Institute die Qualitätsprüfungen und untersucht, inwiefern die neuen Fasern die geforderten textiltechnischen Eigenschaften erreichen.
„Mimotype's Entwicklungsarbeiten gehen über die Verarbeitung der "collagen-like polypeptides" in Textilfasern hinaus. Biomimetische Kollagenmaterialien haben enormes Potential in der regenerativen Medizin und sogar in exotischen Anwendungen wie der weichen Robotik, Bioelektronik und Engineered Living Materials (ELM) im Allgemeinen. Daher ist die Zusammenarbeit zwischen dem DWI, FILK und Mimotype wegweisend für neuartige Durchbruchstechnologien und deren Kommerzialisierung.“, erklärt Claudio Flores, Projektleiter von GXY.
Felix Jakob vom DWI - Leibniz-Institut für Interaktive Materialien ergänzt: „Das Design der Kollagensequenz auf molekularer Ebene bestimmt die Eigenschaften des hergestellten Materials und der Faser. Diese programmierbaren Materialien zu verstehen ist spannend und wird es zukünftig ermöglichen gezielt Textileigenschaften vorherzusagen und maßzuschneidern.“
Mit GXY verfolgt das Konsortium das Ziel, neuartige kollagenbasierte Proteinfasern in einem biotechnologischen Verfahren herzustellen, die sich perspektivisch im industriellen Maßstab produzieren lassen. Damit könnte ein wichtiger Beitrag zur Transformation der Textilindustrie hin zu nachhaltigen, ressourcenschonenden Materialien geleistet werden.
Weitere Informationen zum Projekt GXY finden Sie hier: GXY
Zur vollständigen Pressemitteilung: GXY Pressematerial
Mehr zum Innovationsraum BIOTEXFUTURE: biotexfuture
Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird durch das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) im Rahmen des Förderkonzeptes „Innovationsräume Bioökonomie“ (Förderkennzeichen: 031B0454) gefördert und vom Projektträger Jülich (PTJ) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei der Autorin / beim Autor.