Forschung & Entwicklung

LEDs aus bakterieller Produktion

In einem neuen Forschungsprojekt sollen Bio-LEDs aus umweltfreundlichen Materialien entwickelt werden. Ziel ist das Wachstum von Teilen der LED aus Bakterienzellen heraus.

In einem europäischen Gemeinschafsprojekt entwickeln Forscher mithilfe von Bakterien neuartige künstlich fluoreszierende Proteine. Die Basis wird am Institut für Biochemie der TU Graz in Österreich gelegt, wo Gustav Oberdorfer und sein Team mithilfe von Simulationssoftware Proteine designen. Dazu analysieren sie fluoreszierende Proteinstrukturen aus der Natur und testen, wie sie verändert werden müssen, damit sie unterschiedliche, fluoreszierende organische Moleküle binden. Eine Handvoll dieser Proteine – nämlich jene, die dem Aufbau natürlich fluoreszierender Proteine am nächsten sind – werden anschließend als synthetische DNA-Konstrukte bestellt. Im nächsten Schritt untersuchen die beteiligten Gruppen, ob diese Proteine wirklich jene Farbstoffe binden, für die sie designt wurden. Sobald sich das bestätigt, wird die Integration dieser neuen, künstlichen fluoreszierenden Proteine in einer Kunststoffmatrix getestet und auf ihre Verwendbarkeit in Bezug auf Bio-LEDs untersucht.

In Spanien entwickelte Rubén Costa vom Madrider Institut für Höhere Studien (Imdea) bereits eine stabile organische LED-Beschichtung als Alternative zu herkömmlichen LED-Beschichtungen, die üblicherweise aus problematischen Selten-Erdmineralien bestehen. Das Gemisch besteht aus organischen Polymeren, in die fluoreszierende Proteine eingebettet werden, die in Meereslebewesen vorkommen und von diesen als Lichtquelle für die Jagd, die Kommunikation oder für den Selbstschutz genutzt werden. Die Leuchtkraft dieser Kunststoffmatrix ist derzeit noch zu niedrig, um ganze Räume zu erhellen.

Forschende des Departments of Chemistry der italienischen Universität Turin um Claudia Barolo beschäftigen sich wiederum mit der Synthese organischer Farbstoffe, die eine gute Lichtausbeute haben und in organischen Leuchtdioden (OLEDs) zur Anwendung kommen. Viele dieser Farbstoffe sind allerdings kostspielig und aufwendig in der Synthese. Im Rahmen des Projekts suchen die Forscher nun nach einem gut geeigneten, mit minimalem Aufwand herzustellenden Farbstoff, der so verändert werden soll, dass er als künstliche Aminosäure in Proteine eingebaut werden kann.

Das FET-Open-Projekt Enabled führt die Erfolge der Einzelgruppen nun zusammen. Der Plan ist, dass die Proteine schlussendlich aus der Bakterienzelle heraus geerntet werden und die Wissenschaftler einen Teil der Leuchtquellen also wachsen lassen. Obersdorfer hofft auf einen Proof-of-Principle zum Abschluss des Projekts in vier Jahren. Enabled wird über die Forschungsförderschiene FET Open im Rahmen des EU-Programms Horizon2020 mit rund 2,6 Millionen Euro gefördert. FET Open ist unkonventionellen neuen Forschungsideen im Frühstadium vorbehalten, die auf fundamentale Durchbrüche für neue Technologien abzielen.

von mg

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