Antimikrobielle Peptide zur Vermeidung von Biokorrosion

Problemstellung

Mikrobiell beeinflusste Korrosion (MIC) oder Biokorrosion trägt einen erheblichen Teil zu den durch Korrosion entstehenden wirtschaftlichen Schäden bei. MIC tritt als Folge der Anwesenheit oder metabolischen Aktivität von Mikroorganismen, vor allem Bakterien, auf. Um die bakterielle Besiedlung der Oberflächen zu vermeiden, werden in Rohrleitungen oder Tank- und Produktionsanlagen aktuell oft umweltgefährliche Biozide eingesetzt, die den Stoffwechsel der Bakterien angreifen. Die extrazelluläre Polymerschicht, in welcher die Bakterien eingebettet sind (Biofilm), hat jedoch eine Schutzwirkung, welcher häufig nur mit einer Erhöhung der Konzentration der ohnehin teuren und schädlichen Biozide begegnet werden kann.

Daher ist nicht nur aus wirtschaftlicher Sicht, sondern auch zum Schutz von Mensch und Umwelt die Entwicklung geeigneter Methoden zum Korrosionsschutz von immenser Wichtigkeit.

Lösungsansatz

Um Biokorrosion an Eisenwerkstoffen wirksam zu reduzieren, soll in diesem neuen IGF-Forschungsvorhaben am DECHEMA-Forschungsinstitut in Kooperation mit der Technischen Hochschule Mittelhessen ein umweltschonendes Verfahren entwickelt werden, welches die Anheftung und Biofilmbildung von korrosionsrelevanten Mikroorganismen mittels antimikrobieller Peptide (AMP) inhibiert. Die meist <30 Aminosäuren kurzen AMPs wirken vielfach sehr schnell und stark gegen Bakterien, andererseits kommt es kaum zur Ausbildung von Resistenzen. Durch die synthetische Herstellung nach Standardmethoden können individuell designte Peptide erzeugt werden, die optimal auf den Einsatzzweck ausgelegt sind. Verbunden mit der Tatsache, dass AMPs biologisch abbaubar sind, macht es sie zu einer ökologisch und ökonomisch attraktiven Alternative zu klassischen Bioziden.

Ziele des Projekts

Das Projektvorhaben zielt dabei einerseits auf die Identifizierung neuer bzw. optimierter AMPs, die einen Schutz vor einer mikrobiell beeinflussten Korrosion bieten. Hierfür werden aus den vielfältigen Peptiden aussichtsreiche Moleküle identifiziert, synthetisiert und auf ihre Schutzwirkung auf Eisenwerkstoffen geprüft. Die Wirksamkeit der AMPs wird sowohl direkt auf Metalloberflächen als auch in stabilisierten Peptidlösungen zur Unterdrückung der Biofilmbildung in geschlossenen Wasserkreisläufen getestet.

Die Entwicklung einer neuen Korrosionsschutzmethode soll neben einer verlängerten Materiallebensdauer einen technischen und wirtschaftlichen Nutzen gerade für kleine und mittelständische Unternehmen auf dem Gebiet der Oberflächen- und Reinigungstechnik mit sich bringen.

Das IGF-Vorhaben Nr. IGF 21670 N der Forschungsvereinigung DECHEMA e.V. wird über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.