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Mikroben mit Rekordhaftung

Ein einfaches Süßwasserbakterium produziert den stärksten natürlichen Klebstoff, der bislang entdeckt wurde: Er ist so stark, dass damit ein Gewicht von mehr als einer Tonne an ein Ein-Cent-Stück geklebt werden könnte. Das haben amerikanische Forscher entdeckt, als sie die Haftfähigkeit von Bakterien des Typs Caulobacter crescentus im Labor untersuchten. Da das Bakterienhaftmittel im Gegensatz zu den meisten herkömmlichen Klebstoffen sogar auf nassen Oberflächen funktioniert, hoffen die Wissenschaftler, den Superkleber in Zukunft für medizinische Anwendungen einsetzen zu können.

Caulobacter crescentus lebt in Bächen, Flüssen und Wasserleitungen. Um sich auch bei hohen Fließgeschwindigkeiten und bei starken Strömungen am Untergrund festzuhalten, besitzt jede einzelne Bakterienzelle einen Stiel, an dessen Ende ein Haftorgan wie ein kleiner Saugnapf sitzt. Dieses Haftorgan ist von einer Schicht aus Polysacchariden überzogen, mit der es sich an praktisch jede Oberfläche anheften kann. Dass es sich bei diesen Zuckermolekülketten um einen sehr starken Klebstoff handelt, hatte sich bereits in früheren Studien angedeutet. So ließen sich an einer Oberfläche klebende Bakterienzellen selbst mit einem extrem kraftvollen Wasserstrahl nicht abspülen.

Als Peter Tsang und seine Kollegen nun jedoch testen wollten, wie stark die Klebkraft der Polysaccharide tatsächlich ist, erlebten sie eine unangenehme Überraschung: Alle gängigen Verfahren, mit denen solche Wechselwirkungen normalerweise untersucht werden, waren zu schwach, um die Haftfähigkeit des Bakterien-Superklebers zu analysieren. Aus diesem Grund entwickelten die Forscher eine neue Methode: Sie erlaubten den Bakterien, sich mit ihrem Stiel an die Oberfläche einer extrem flexiblen Glaspipette anzuheften und saugten anschließend die eigentliche Bakterienzelle in ein feines Röhrchen. Jede Bewegung dieses Röhrchens übte dabei eine Kraft auf das Haftorgan der Mikrobe und damit auch auf die Glaspipette aus. Auf diese Weise konnten die Wissenschaftler bestimmen, welche Kraft nötig war, um das Haftorgan vom Glas zu trennen.

Um eine einzige der winzigen Zellen vom Glas abzulösen, mussten die Forscher eine Kraft von etwa einem Mikronewton aufwenden. Umgerechnet auf einen Quadratmillimeter Fläche wären das knapp 70 Newton ? kommerziell erhältliche Klebstoffe halten dagegen lediglich 18 bis 28 Newton pro Quadratmillimeter aus, so die Forscher. Mit einem solchen Klebstoff könnte die Fläche eines Eurocentstücks ein Gewicht von 1,3 Tonnen halten. Der Bioklebstoff sei damit ein vielversprechender Kandidat für einen biologisch abbaubaren Kleber, der beispielsweise für chirurgische Eingriffe genutzt werden könnte. Dazu müsste allerdings zuerst die bislang noch weitgehend unbekannte chemische Zusammensetzung des Superklebers geklärt werden.

Peter Tsang ( Brown-Universität, Providence) et al.: PNAS, Online-Vorabveröffentlichung, DOI: 10.1073/pnas.0601705103 ddp/wissenschaft.de ? Ilka Lehnen-Beyel
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