Forscher der Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) haben einen chemischen Mechanismus entdeckt, der das Upcycling von Proteinabfällen wie Wolle, Federn und Haaren erleichtert. Die Ergebnisse, veröffentlicht in Nature Communications, könnten die Textil- und Fleischverarbeitungsindustrie revolutionieren, die jährlich Milliarden Tonnen keratinreichen Abfalls produzieren.
Keratin, ein robustes Protein in Haaren, Haut und Nägeln, ist schwer zu recyceln, da herkömmliche Methoden ätzende Chemikalien und umweltschädliche Anlagen erfordern. Ein Team unter Leitung von Kit Parker, Professor für Bioingenieurwesen, fand heraus, dass konzentriertes Lithiumbromid nicht direkt an Proteine bindet, sondern die Struktur umgebender Wassermoleküle verändert. Dies führt zu einer thermodynamischen Umgebung, die die Proteine spontan entfaltet. Molekulare Simulationen unter Mitwirkung von Professor Eugene Shakhnovich zeigten, dass Lithiumbromid Wasser in zwei Populationen teilt, wodurch die Proteine ohne aggressive Chemikalien denaturieren.
Dieser Ansatz ermöglicht ein schonenderes, nachhaltigeres Extraktionsverfahren, bei dem Keratin einfach aus der Lösung getrennt und das Lithiumbromid wiederverwendet werden kann. Die Methode wurde auch an anderen Proteinen wie Fibronectin getestet, was auf einen universellen Mechanismus hindeutet. Sie könnte neue Wege für die Herstellung nachhaltiger Biomaterialien, etwa für Wundverbände, umweltfreundliche Textilien oder als Alternative zu Plastik, eröffnen.
Die Forschung wurde durch die National Institutes of Health (R35GM139571, R01EY030444), die National Science Foundation (DMR-2011764) und das Health@InnoHK-Programm der Regierung Hongkongs finanziert.
