Die Mode der Zukunft wird nicht von dieser Welt sein: mit Bakterien gefärbte, strahlungsgeschützte Stoffe

Mode und Wissenschaft werden sich zusammentun, um im Rahmen einer Forschungskooperation zur Entwicklung strahlungsempfindlicher Stoffe mit Bakterien gefärbte Stoffe ins All zu schicken.

Solche Stoffe könnten Weltraumforscher auf dem Mond schützen oder Hautkrebs bei Menschen auf der Erde verhindern.

Frühwarnsystem

Forscher unter der Leitung der Universität Glasgow haben sich mit der Modedesignerin Katie Tubbing zusammengetan, um mehrschichtige, mehrfarbige Stoffe herzustellen, die mit speziell entwickelten Farbstoffen aus verschiedenen Bakterienarten bemalt sind. Bei Einwirkung von Strahlung und UV-Licht verblassen die Farbstoffe in jeder Schicht und geben den Blick auf die darunterliegende Schicht frei, wodurch der Grad der absorbierten Strahlung sichtbar wird.

Um die Leistungsfähigkeit des Farbstoffs im Weltraum zu testen, wird im Februar eine Probe des Gewebes an Bord eines PocketQube-Satelliten des Weltraum-Startups Spinning Around in die Umlaufbahn geschickt. Der Satellit wird Fotos des Gewebes zurücksenden, auf denen die Farbveränderung der Pigmente zu sehen ist, da der Satellit monatelang der Strahlung in der erdnahen Umlaufbahn ausgesetzt ist.

Der mit Farbstoffen gefärbte Stoff könnte bei zukünftigen Weltraummissionen zum Abdecken empfindlicher Geräte oder zur Herstellung von Astronautenanzügen verwendet werden, um sofort feststellen zu können, ob diese gefährlichen Strahlungswerten ausgesetzt waren.

Zurück auf der Erde könnten sie auch in klinischen Umgebungen eingesetzt werden, beispielsweise in strahlungsempfindlichen OP-Kitteln und Schürzen für Strahlentherapiepersonal oder in Alltagsmode in Form von farbwechselnder Kleidung, die den Menschen einen Hinweis auf ihre Sonneneinstrahlung gibt und so dazu beiträgt, das Hautkrebsrisiko zu senken.

„Die Einwirkung von Strahlung zersetzt die Pigmente in den Bakterien, während eine ähnliche Strahlenbelastung beim Menschen unsere DNA schädigt“, erklärte Dr. Gilles Bailet, Dozent für Raumfahrttechnik an der James Watt School of Engineering und Leiter des Projekts „Pigmented Space Pioneers“.

„Für die Bakterien bedeutet dies eine Verringerung ihrer Farbsättigung, für uns jedoch ein erhöhtes Risiko für genetische Mutationen und Krebserkrankungen. Wir wollen die gut sichtbare Reaktion der Bakterien nutzen, um ein eindeutiges Frühwarnsystem für Strahlenbelastung zu entwickeln. Dazu sind weder Elektronik noch Batterien erforderlich – man braucht nur seine Augen, um zu sehen, wie die Farben auf Veränderungen der Umgebungsstrahlung reagieren.“

Vorhersehbare Reaktion

Die Stoffe wurden mit sechs verschiedenen Farben auf Bakterienbasis gefärbt: rot, gelb, rosa, blau und orange. Die Bakterien sind harmlos und produzieren auf natürliche Weise verschiedene Pigmente zu unterschiedlichen Schutzzwecken, so wie einige Bakterien sich gegen UV-Licht, Antibiotika oder andere Umweltbedrohungen schützen.

Mit Spezialnadeln und 3D-Drucktechniken wurden die Bakterien aufgebracht und präzise Muster und Schichten auf den Stoffen erzeugt. Sobald die Bakterien absterben, bleiben nur ihre Schutzpigmente zurück, wodurch ein stabiler, farbechter Stoff entsteht, der vorhersehbar auf Strahlenbelastung reagiert.

Tubbing sagte: „Wir entwickeln einen Stoff mit einem Design, das optisch interessant, aber auch gut lesbar ist, sodass man in Zukunft auf einen Blick erkennen kann, wenn die Farbe aufgrund einer potenziell gefährlichen Strahlenbelastung verblasst ist. Das ist eine spannende Herausforderung und eine einzigartige Verbindung von Kunst und Wissenschaft.“

Dr. Keira Tucker, leitende Biologin bei ASCUS, die die Bakterien gezüchtet und angewendet hat, sagte: „Bei ASCUS arbeiten wir daran, mit Hilfe gängiger Bakterienarten nachhaltigere Methoden zum Färben von Kleidung zu entwickeln, anstatt auf synthetische Farbstoffe zurückzugreifen, die die Wasserversorgung verschmutzen und schwerwiegende negative Auswirkungen auf die Umwelt haben können. Bei diesem Projekt verwenden wir unter anderem das pigmentierte Bakterium Serratia marcensens, das Sie möglicherweise in Ihrem Badezimmer finden, wenn Sie Ihr Waschbecken schon länger nicht mehr gereinigt haben – es bildet rote Ringe um Wasserhähne. Es ist großartig, dass wir diese Bakterien in ambitionierten Projekten wie Pigmented Space Pioneers für neue Zwecke einsetzen können.“

Zukunftsmode

Wenn die Mission im Februar erfolgreich ist, soll 2028 ein größeres Stück Stoff auf die Mondoberfläche geschickt werden. Dieses Stück Stoff würde mit einer speziellen Kamera und einem Mikroskop ausgestattet sein, damit das Team besser verstehen kann, wie der Farbstoff auf die langfristige Einwirkung der rauen Strahlungsumgebung auf dem Mond reagiert. Die Daten, die sie über die Strahlenbelastung sammeln, könnten dazu beitragen, Sicherheitsmaßnahmen für zukünftige bemannte Missionen zum Mond zu unterstützen.

Bailet sagte: „Wenn sich das Projekt wie erhofft entwickelt, prüfen wir die Möglichkeit, eine zweite, größere Probe des Gewebes zum Mond zu schicken, um es einem Stresstest zu unterziehen, der buchstäblich nicht von dieser Welt ist.”