Neuer Superkleber dank Bienen

  • Veröffentlicht am: 19.01.2022

Pollenhöschen als Vorbild für neuen Superkleber. Foto: Pavlofox/PIXNIO, Public Domain.

Bienen sammeln Pollen. Einige sammeln ihn trocken am Unterleib und einige – wie Honigbienen – verkleben ihn zu Pollenhöschen an den Hinterbeinen. Forscher haben nun untersucht, wie es den Bienen gelingt, den Pollen an den Hinterbeinen so gut zu verkleben, dass er Wind und Wetter trotzen kann.

Die harte Arbeit des Sammeln wird weder von der Luftfeuchtigkeit, noch Regen zunichtegemacht. Einzig Imker schaffen es, mithilfe von Pollenfallen den Bienen die Pollenhöschen zu entlocken. Das Geheimnis der hohen Haftung unter den widrigen Umständen liegt in den Speichelsekreten der Bienen und den Blütenölen des gesammelten Pollens wie Wissenschaftler in einer Studie herausgefunden haben.

Die Mischung dieser Inhaltsstoffe soll als Modell eines bioinspirierten künstlichen Klebstoffs werden – mit ganz ähnlichen einzigartigen Hafteigenschaften unter so verschiedenartigen Bedingungen wie in der Natur.

„Eine Biene begegnet nicht nur nassen und feuchten Umgebungen, sondern auch windigen und trockenen Umgebungen. Daher muss das Pollenpellet diesen Feuchtigkeitsschwankungen entgegenwirken, während es haften bleibt“, erläutert Carson Meredith, Professor am Georgia Institute of Technology. „In derartigen Änderungen der Luftfeuchtigkeit zu bestehen, ist für synthetische Klebstoffe nach wie vor eine Herausforderung.“

Die erste Komponente des Superklebers der Bienen sind ihre eigenen zuckerhaltigen Speichelsekrete. Sie überziehen damit die Pollenkörner und lassen sie zusammenkleben.
Der zweite Bestandteil ist ein pflanzliches Öl, das die Pollenkörner umhüllt und Pollenkitt genannt wird. Es stabilisiert die Hafteigenschaften und schützt vor zu viel oder zu geringer Feuchtigkeit.

„Es funktioniert ähnlich einer Schicht Speiseöl, die eine Sirup-Lache bedeckt“, so Carson Meredith. „Das Öl trennt den Sirup von der Luft und verlangsamt das Trocknen erheblich.“

Die Forscher testeten die Hafteigenschaften des Bienenklebers, indem sie die auf Öl basierende Komponente von der auf Zucker basierenden Komponente trennten und die Haftfähigkeit des Nektars unter verschiedenen Feuchtigkeitsbedingungen untersuchten. Wie zu erwarten, nahmen die Hafteigenschaften ab, da die Feuchtigkeit zunahm und der Nektar mehr Wasser absorbierte. Der gleiche Effekt trat ein, wenn die Feuchtigkeit abnahm und der Nektar austrocknete. Unter ähnlichen Bedingungen blieb der mit dem Pollenkitt-Öl beschichtete Nektar trotz Feuchtigkeitsänderungen klebrig.

„Wir glauben, dass man die wesentlichen Prinzipien dieses Materials annehmen und einen neuartigen Klebstoff mit einer außenliegenden wasserabweisenden Ölschicht entwickeln könnte, der Feuchtigkeitsänderungen auf dieselbe Weise besser widerstehen könnte“, zeigt Carson Meredith einen Anwendungsfall auf. „Oder dieses Prinzip könnte möglicherweise für die Kontrolle der Verarbeitungszeit eines Klebstoffs übernommen werden, beispielsweise für die Fließfähigkeit sowie für die Trocknungs- oder Aushärtezeit.“

Wie aber können die kleinen Bienen bei der enormen Haftfähigkeit den Pollen wieder von ihren Hinterbeinen lösen? „Wir wollten wissen, wie der Pollen so fest an den Hinterbeinen der Biene haften kann und wie die Bienen es schaffen, ihn zu entfernen, wenn sie zum Bienenstock zurückkehren“, sagt Carson Meredith.
Die Antwort darauf kann in einer besonderen Reaktion des Klebstoffs liegen: Je schneller die Kraft ist, die versucht, die Pollenhöschen zu entfernen, desto mehr würde der Klebstoff dieser Kraft widerstehen. Es ist eine Eigenschaft der Kapillaradhärenz.

Die Studie ist in vollem Umfang frei zugänglich (Open Access).
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