Demineralisation von natürlichen Silikat-basierten Biomaterialien: Neue Strategie zur Isolation organischer Gerüststrukturen

Abstract

Es wurden Basal-Spiculen des Glasschwammes Hyalonema sieboldi untersucht. Sie sind bemerkenswert hinsichtlich ihrer Größe, hohen Flexibilität und faseroptischen Eigenschaften, was sie zu einem interessanten neuartigen Material für die Biomimetik macht. Diese Spiculen sind bekannt für ihre hierarchische Strukturierung. Die bioorganische Grundsubstanz, an die sich die Silikate beim Aufbau der Strukturen anlagern, konnte jedoch bisher nicht geklärt werden, da die übliche Desilikatisierung mittels Fluorwasserstoff zu einer drastischen Strukturänderung der beteiligten Proteine führt. Um dieses Hindernis zu umgehen, entwickelten wir eine neue, langsame Ätzmethode, die mit wässriger 2,5 M NaOH-Lösung bei 37 °C über 14 Tage vorgenommen wird. Wir zeigen zum ersten Mal, dass dieselbe Klasse von Proteinen (Kollagene), die bei der Knorpel- und Knochenbildung eine Rolle spielt, auch die Matrix für die Abscheidung amorphen Silikates in Schwamm-Spiculen bildet. Unsere Entdeckung eröffnet neue Möglichkeiten für die Entwicklung neuartiger, biomimetisch hergestellter, auf Kollagen basierender Silikat-Komposite mit Anwendungen in der Materialwissenschaft, der Biomedizin und weiteren modernen Technologien.