Das Naturspektakel Biolumineszenz kennen die meisten wahrscheinlich von Aufenthalten am Meer, beispielsweise in Moskito Bay auf der Karibikinsel Puerto Rico. Wenn man hier bei Dunkelheit schwimmt, beginnt das Wasser mystisch grün-blau zu leuchten. Dass dieses geheimnisvolle Naturspektakel auch hilfreich im wissenschaftlichen Kontext sein könnte, beweisen nun Forschende um Chenghai Li von der University of California San Diego. Diese entwickelten ein weiches, aber haltbares Material, welches in Folge von mechanischer Belastung wie Druck, Dehnung oder Verdrehung zu leuchten beginnt.
Hauptbestandteile des biolumineszenten Materials sind einzellige Algen, sogenannte Dinoflagellaten, welche für das Leuchten sorgen. Das Aufleuchten des Materials entspricht dem, was im Ozean geschieht, wenn Dinoflagellaten gegenüber Räubern Lichtblitze als Verteidigungsstrategie erzeugen. Die Dinoflagellaten werden mit Alginat, einem auf Algen basierendes Polymer, vermischt, woraufhin sie mit einem 3D-Drucker verarbeitet und schließlich ausgehärtet werden. Ecoflex, ein dehnbares, gummiartiges Polymer wird als Beschichtung verwendet, um das Material auch robust gegenüber sauren und basischen Verhältnissen zu machen. Im Bild der Woche sind eine Vielzahl von Formen wie Kugeln, Blöcke, Gitter, Spiralen und Spinnennetzen dargestellt, welche mithilfe des 3D-Druckers geformt wurden.
Die Sensibilität des Materials ist besonders beeindruckend. Schon bei sanftesten Berührungen oder beim Zeichnen von Mustern auf die Oberfläche leuchtet das Material auf. Hier gilt die Regel, je höher die Belastung, desto heller das Leuchten. Das Team betont die Einfachheit des Materials. Es brauche keine Elektronik oder externen Energiequellen und nur minimialen Wartungsbedarf. Wie in der Natur benötigen die Dinoflagellaten periodische Zyklen von Lichtphasen, um Nahrung und Energie durch Photosynthese zu produzieren, und Dunkelphasen, bei welcher diese Energie bei mechanischer Belastung als Lichtblitz emittiert wird.
Verwendungen als mechanische Sensoren, in der weichen Robotik oder bei biomedizinischen Geräten sowie die Nutzung von Lichtsignalen zur Behandlung oder zur kontrollierten Freisetzung von Medikamenten sind aktuell denkbar. Und das alles dank der Kraft der Natur.
