Dem Alterungsprozess auf der Spur

Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM) sind dem Alterungsprozess elastischer Polymere auf die Spur gekommen. Wird ein Material über einen ausreichend langen Zeitraum hinweg beobachtet, lassen sich häufig Veränderungen in den mechanischen Eigenschaften feststellen. Wie diese Entwicklungen verlaufen, hängt von den zugrunde liegenden mikroskopischen Mechanismen ab. Aufgrund der Struktur und Komplexität der Systeme ist das direkte Beobachten jedoch schwierig. Ein Team vom Lehrstuhl für Zellbiophysik der TUM nutzt daher ein genau kontrollierbares Modellsystem auf der Basis von Aktin-Fasern, einem Biopolymer, das im menschlichen Körper unter anderem die Kontraktion von Muskeln ermöglicht. Gemeinsam mit dem Quervernetzermolekül Fascin bilden diese ein verknüpftes Netzwerk, dessen Elastizität mit zunehmendem Alter sinkt. Mit einer Kombination experimenteller Techniken gelang es, den Ursprung dieser Veränderungen aufzuklären. Wie die bei „Nature Materials“ veröffentlichte Untersuchung zeigt, sind mikroskopische Entspannungsprozesse der Grund für die makroskopischen Eigenschaftsänderungen des Polymernetzwerkes. Während dessen Entstehung bauen sich innere Spannungen auf. Da sich die Verknüpfungspunkte in zufälligen Intervallen öffnen und schließen, werden diese Spannungen nach und nach abgebaut. Im Verlauf von etwa zehn Stunden sinkt die Elastizität auf etwa ein Fünftel des Anfangswertes und bleibt dann stabil.