Sein Name ist indisch und – zumindest für uns im Westen – ein Zungenbrecher: Dibakar Bhattacharyya. Doch da der Chemieingenieur nun mal in den USA arbeitet, haben seine Kollegen dort Mittel und Wege gesucht, um den Zungenbrecher tunlichst zu vermeiden.
"A lot of people in the United States call me the Dr. DB."
An der University of Kentucky befasst sich Dr. DB mit Membranen. Vereinfacht gesagt sind das mikroskopisch kleine Siebe, mit denen sich zum Beispiel Wasser filtern oder entsalzen lässt. Eines Tages kamen die Forscher dabei auf eine Idee:
"Ist es möglich, einfache biologische Funktionen in eine Membran zu integrieren, um damit giftige Flüssigkeiten unschädlich zu machen?"
Als Ausgangsmaterial verwendete Dr. DB eine Standardmembran, wie sie zur Filtration verwendet wird. In die mikrometerfeinen Poren dieser Membran bauten die Forscher ein Enzym ein, ein chemisch aktives Eiweißmolekül.
"Dieses Enzym ist wohl bekannt: Es heißt Glukose-Oxidase, ein körpereigenes Enzym. Man nutzt es zum Beispiel für die Diagnose von Diabetes. In unserer Membran dienst das Enzym dazu, Glukose zu Wasserstoffperoxid umzusetzen. Das ist der Stoff, den man als Bleichmittel vom Haare färben kennt."
Doch das war nur der erste Streich. Denn an die enzymgespickte Membran bauten die Wissenschaftler eine zweite Membran an, schufen also eine Art Sandwich. Die zweite Membran spickten sie mit Eisen – in der Hoffnung, dass dieses Eisen mit dem Wasserstoffperoxid aus der ersten Membran reagieren und so genannte freie Radikale bilden sollte. Denn:
"Diese freien Radikale sind äußerst reaktiv – so reaktiv, dass sie organische Giftstoffe angreifen und zerstören können."
Um zu sehen, ob die Sache klappt, machten Dr. DB und seine Kollegen diverse Experimente. Unter anderem leiteten sie Wasser, verschmutzt mit dem Lösemittel Trichlorethen, durch ihre Sandwich-Membran.
"Wir gaben dem verseuchten Wasser etwas Glukose zu, also Zucker. In der ersten Membran wurde die Glukose zu Wasserstoffperoxid umgesetzt. Dieses Wasserstoffperoxid drang dann gemeinsam mit dem verseuchten Wasser in die zweite Membran ein, die mit dem Eisen. Dort bildeten Eisen und Wasserstoffperoxid wie erhofft freie Radikale. Und dann haben wir analysiert, wie effizient dieser Prozess abgelaufen ist."
Und was kam dabei raus?
"Offenbar war das Ergebnis sehr gut. Ansonsten hätte es PNAS ja wohl kaum veröffentlicht!"
Und zwar hat die Doppelmembran die Giftchemikalie in harmloses Chlorid zersetzt, also in Kochsalz. Gegenüber anderen Entgiftungsverfahren habe seine Methode einige Vorteile, meint Dr. DB. So sei im Gegensatz zu manch anderen Systemen kein hoher Druck nötig, um das Wasser durch die Filter zu pressen. Und da alle chemischen Reaktionen innerhalb der Membranen stattfinden, entstehen keine schädlichen Nebenprodukte – eine grüne Chemie, schwärmt Dr. DB.
"Eine Anwendung könnte darin bestehen, Giftstoffe aus Industrieabwässern zu filtern oder die Membran für die Trinkwasseraufbereitung einzusetzen. Doch im Prinzip könnte man mit ihr auch Keime abtöten, insbesondere Viren."
Jetzt arbeiten die Forscher an einem Demonstrationsmodell, dass die Industrie endgültig überzeugen soll. Und da sich der Membransandwich aus Kentucky im Prinzip kostengünstig fertigen lässt, sollte der baldigen Markteinführung eigentlich nichts im Wege stehen.
"A lot of people in the United States call me the Dr. DB."
An der University of Kentucky befasst sich Dr. DB mit Membranen. Vereinfacht gesagt sind das mikroskopisch kleine Siebe, mit denen sich zum Beispiel Wasser filtern oder entsalzen lässt. Eines Tages kamen die Forscher dabei auf eine Idee:
"Ist es möglich, einfache biologische Funktionen in eine Membran zu integrieren, um damit giftige Flüssigkeiten unschädlich zu machen?"
Als Ausgangsmaterial verwendete Dr. DB eine Standardmembran, wie sie zur Filtration verwendet wird. In die mikrometerfeinen Poren dieser Membran bauten die Forscher ein Enzym ein, ein chemisch aktives Eiweißmolekül.
"Dieses Enzym ist wohl bekannt: Es heißt Glukose-Oxidase, ein körpereigenes Enzym. Man nutzt es zum Beispiel für die Diagnose von Diabetes. In unserer Membran dienst das Enzym dazu, Glukose zu Wasserstoffperoxid umzusetzen. Das ist der Stoff, den man als Bleichmittel vom Haare färben kennt."
Doch das war nur der erste Streich. Denn an die enzymgespickte Membran bauten die Wissenschaftler eine zweite Membran an, schufen also eine Art Sandwich. Die zweite Membran spickten sie mit Eisen – in der Hoffnung, dass dieses Eisen mit dem Wasserstoffperoxid aus der ersten Membran reagieren und so genannte freie Radikale bilden sollte. Denn:
"Diese freien Radikale sind äußerst reaktiv – so reaktiv, dass sie organische Giftstoffe angreifen und zerstören können."
Um zu sehen, ob die Sache klappt, machten Dr. DB und seine Kollegen diverse Experimente. Unter anderem leiteten sie Wasser, verschmutzt mit dem Lösemittel Trichlorethen, durch ihre Sandwich-Membran.
"Wir gaben dem verseuchten Wasser etwas Glukose zu, also Zucker. In der ersten Membran wurde die Glukose zu Wasserstoffperoxid umgesetzt. Dieses Wasserstoffperoxid drang dann gemeinsam mit dem verseuchten Wasser in die zweite Membran ein, die mit dem Eisen. Dort bildeten Eisen und Wasserstoffperoxid wie erhofft freie Radikale. Und dann haben wir analysiert, wie effizient dieser Prozess abgelaufen ist."
Und was kam dabei raus?
"Offenbar war das Ergebnis sehr gut. Ansonsten hätte es PNAS ja wohl kaum veröffentlicht!"
Und zwar hat die Doppelmembran die Giftchemikalie in harmloses Chlorid zersetzt, also in Kochsalz. Gegenüber anderen Entgiftungsverfahren habe seine Methode einige Vorteile, meint Dr. DB. So sei im Gegensatz zu manch anderen Systemen kein hoher Druck nötig, um das Wasser durch die Filter zu pressen. Und da alle chemischen Reaktionen innerhalb der Membranen stattfinden, entstehen keine schädlichen Nebenprodukte – eine grüne Chemie, schwärmt Dr. DB.
"Eine Anwendung könnte darin bestehen, Giftstoffe aus Industrieabwässern zu filtern oder die Membran für die Trinkwasseraufbereitung einzusetzen. Doch im Prinzip könnte man mit ihr auch Keime abtöten, insbesondere Viren."
Jetzt arbeiten die Forscher an einem Demonstrationsmodell, dass die Industrie endgültig überzeugen soll. Und da sich der Membransandwich aus Kentucky im Prinzip kostengünstig fertigen lässt, sollte der baldigen Markteinführung eigentlich nichts im Wege stehen.