Achrai, B., B. Bar-On & H. D. Wagner (2015): Biological armors under impact-effect of keratin coating, and synthetic bio-inspired analogues. – Bioinspiration and Biomimetics 10(1): 016009.

Biologische Panzerung unter Krafteinwirkung auf den Keratinüberzug und synthetische biologisch nachempfundene Analoge.

DOI: 10.1088/1748-3190/10/1/016009 ➚

Eine Anzahl von biologischen Schutzstrukturen wie die Schildkrötenpanzer bestehen aus einem starken Exoskelett, das mit einer dünnen Keratinschicht überzogen ist. Überraschender Weise wurde bislang aber nie untersucht, welchen Vorteil dieser Keratinüberzug bei einer Krafteinwirkung bietet. Experimente, bei denen eine langsam zunehmende Krafteinwirkung auf den Schildkrötenpanzer erfolgte, zeigen, dass die schützende Gegenwirkung durch die Keratinschicht deutlich gesteigert wird, was klar durch die Wirkung der Keratinschicht bedingt ist. Die Keratinschicht steigert nachweisbar den energetischen Widerstand und den Panzerzusammenhalt. Synthetische Substrate wurden zur Beschichtung hergestellt und ebenfalls getestet, wobei sich zeigte, dass sie vergleichbare gegen Krafteinwirkung schützende Eigenschaften zum biologischen Material aufwiesen. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie verbessern das Verständnis dieser Sachverhalte und können zukünftig dazu dienen, neue Materialien zu designen, die es erlauben, kompressionstolerantere Gegenstände zu bauen.

Kommentar von H.-J. Bidmon

In der Studie werden gute hochauflösende Images zum Panzeraufbau gezeigt, und es wird klar belegt, dass die Keratinschicht den Schildkrötenpanzer um den Faktor 3 verstärkt. Ich möchte zwar aus biologischer Sicht beim Schildkrötenpanzerknochen nicht von einem Exoskelett reden, aber es wird hier auch deutlich, warum sich die einmal angenommene Höckerform der Keratinschicht nicht mehr glätten lässt, denn der Knochen, der sich ja in seinem Wachstum der Form und Krafteinwirkung anpasst, kann dagegen kaum anwachsen und muss sich somit der Form der Keratinschicht anpassen.