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Biomimetisch. Was ist das eigentlich?
Die Natur hat keine Marketingabteilug - liefert uns aber ziemlich geniale Ideen.
Von bios (Leben) und mimesis (Nachahmung) erklärt Biomimetik wie Wissenschaft und Technologie die genialen Lösungen der Natur für unsere Zukunft nutzen.
Was haben ein Oktopus, unsere Haut und ein Termitenhügel gemeinsam?
Sie alle liefern der Wissenschaft Ideen für Technologien, die unseren Alltag verändern könnten. Von Robotern mit acht Armen über selbstheilende Materialien bis hin zu Hautpflege, die sich an den natürlichen Strukturen unserer Haut orientiert. Die Idee heißt wissenschaftlich Biomimetik.
Und während der Begriff zunehmend in der Beauty-Industrie, der Medizin und der Materialforschung auftaucht, stellt sich eine interessante Frage: Entdecken wir gerade einen neuen wissenschaftlichen Ansatz oder bekommt eine jahrhundertealte Idee lediglich ein neues Label?
Was also ist Biomimetik genau?
Biomimetik beschreibt einen wissenschaftlichen und technologischen Ansatz, bei dem natürliche Strukturen, Materialien und Funktionsweisen untersucht und auf menschliche Entwicklungen übertragen werden.
Die Natur dient dabei als Vorbild für die Entwicklung neuer Produkte, Materialien und Technologien.
Klassisches Beispiel ist der Klettverschluss. Als der Schweizer Ingenieur Georges de Mestral nach einem Spaziergang Kletten aus dem Fell seines Hundes entfernte (Grüße an alle Labradoodles mit langem Fell), untersuchte er die kleinen Früchte unter dem Mikroskop. Dabei entdeckte er winzige Haken, mit denen sich die Kletten an Haaren und Textilien festsetzen.
Aus dieser Beobachtung entwickelte er dann das Prinzip des Klettverschlusses. Heute geht Biomimetik weit über solche mechanischen Erfindungen hinaus. Wissenschaftler untersuchen biologische Strukturen bis auf die allerkleinste Nanoebene, entwickeln künstliche Materialien nach natürlichen Vorbildern und versuchen, komplexe biologische Prozesse technisch nachzubilden. Und dabei geht es um weit mehr als eine äußerliche Ähnlichkeit.
Ein Produkt kann vollständig künstlich hergestellt sein und trotzdem biomimetisch funktionieren. Entscheidend ist, dass es ein konkretes Funktionsprinzip aus der Natur übernimmt.
Wo begegnet uns Biomimetik heute?
1. Beauty & Skincare
Wenn Hautpflege die Haut nachahmt: Unsere Haut verfügt über eine bemerkenswerte Schutzbarriere. Sie hält Feuchtigkeit im Körper und schützt uns vor äußeren Einflüssen.
Eine wichtige Rolle spielen dabei Lipide, insbesondere Ceramide, Cholesterin und freie Fettsäuren. Moment - Cholesterin? Vertippt? Nein, Cholesterin ist nicht nur ein Blutwert, den wir beim Arzt kontrollieren lassen. Es ist auch ein natürlicher und wichtiger Bestandteil unserer Haut - aber dazu an anderer Stelle mehr.
Diese Elemente sind nun in einer komplexen Struktur zwischen den Hautzellen angeordnet. Wird diese Struktur gestört, kann die Haut vermehrt Feuchtigkeit verlieren und empfindlicher auf äußere Reize reagieren.
Biomimetische Hautpflege versucht, bestimmte Bestandteile und Strukturen dieser natürlichen Schutzbarriere nachzubilden.
Ein Beispiel sind Cremes, die Ceramide, Cholesterin und Fettsäuren in einer gezielt abgestimmten Formulierung kombinieren.
Die Idee: Der Haut genau jene Lipide zur Verfügung zu stellen, die auch Bestandteil ihrer natürlichen Schutzbarriere sind.
Solche Formulierungen werden unter anderem zur Unterstützung einer gestörten Hautbarriere untersucht.
Beispiel:
SkinCeuticals Triple Lipid Restore 2:4:2
Die Creme enthält laut Hersteller 2 % Ceramide, 4 % Cholesterin und 2 % Fettsäuren. Die Formulierung orientiert sich damit an den natürlichen Lipidbestandteilen unserer Haut.
Das Produkt ist ein anschauliches Beispiel dafür, wie sich die Hautpflege an der biologischen Zusammensetzung der Haut orientieren kann.
Die Zahlen 2:4:2 beschreiben dabei die Konzentrationen der drei Lipidgruppen in der Creme, nicht deren natürliches Verhältnis in der menschlichen Haut.
Auch biomimetische Peptide spielen in der Kosmetik eine Rolle. Dabei handelt es sich um kurze Aminosäureketten, die natürliche Peptidstrukturen oder bestimmte biologische Signale nachahmen sollen.
Die entscheidende Frage bleibt allerdings, ob der jeweilige Inhaltsstoff in seiner konkreten Formulierung tatsächlich einen nachgewiesenen Nutzen für die Haut besitzt.
Denn biomimetisch bedeutet zunächst einmal, dass ein natürliches Prinzip nachgeahmt wird. Es ist kein eigenständiger Wirksamkeitsnachweis.
2. Architecture & Design
Was Architekten von Termiten lernen können? Termiten sind bemerkenswerte Baumeister. Bestimmte Arten errichten komplexe Hügel mit verzweigten Gangsystemen, die unter anderem den Gasaustausch und das Mikroklima innerhalb ihrer Kolonien beeinflussen.
Diese natürlichen Strukturen haben Architekten dazu inspiriert, Gebäude zu entwickeln, die mit möglichst wenig Energie belüftet und gekühlt werden können.
Ein bekanntes Beispiel ist das Eastgate Centre in Harare, Simbabwe.
Das 1996 eröffnete Büro- und Einkaufszentrum wurde von dem Architekten Mick Pearce entworfen. Die Architektur orientiert sich unter anderem an den Belüftungsprinzipien von Termitenhügeln.
Das Gebäude nutzt thermische Speichermasse und eine gezielte Luftführung, um den Bedarf an konventioneller Klimatisierung zu reduzieren.
Interessant ist dabei, dass spätere wissenschaftliche Untersuchungen gezeigt haben, dass die Belüftung von Termitenhügeln komplexer funktioniert, als ursprünglich angenommen wurde.
Das Beispiel zeigt, wie sich Architektur von der Natur inspirieren lassen kann, ohne deren Mechanismen vollständig zu kopieren.
Auch im Interior Design begegnen uns biomimetische Prinzipien.
Ein Beispiel sind selbstreinigende Oberflächen, die sich an der Struktur von Lotusblättern orientieren. Die Blätter besitzen eine besondere Mikro- und Nanostruktur, durch die Wasser abperlt und dabei Schmutzpartikel mitnehmen kann. Dieses Prinzip wird beispielsweise bei bestimmten Fassadenfarben und Oberflächenbeschichtungen eingesetzt.
Die Natur liefert hier eine technische Lösung für ein alltägliches Problem.
Und genau darin liegt der Unterschied zwischen biomimetischem und biophilem Design.
Während biophiles Design unsere Verbindung zur Natur durch Licht, Pflanzen und natürliche Materialien stärken möchte, übernimmt biomimetisches Design konkrete Funktionsprinzipien aus der Natur.
Ein Sofa in Form einer Muschel ist also noch keine biomimetische Innovation.
Ein Material, dessen innere Struktur nach dem Vorbild einer Muschelschale entwickelt wurde, um eine besonders hohe Stabilität zu erreichen, kann dagegen durchaus biomimetisch sein.
3. Robotics
Und Wer sagt, dass Roboter zwei Arme brauchen?
Wenn wir uns Roboter vorstellen, denken wir häufig an Maschinen, die dem menschlichen Körper ähneln.
Zwei Arme, zwei Beine, ein Kopf.
Aber warum eigentlich? Ach klar, Krönung der Schöpfung.
Aber die Natur bietet unzählige andere Möglichkeiten, sich effizient fortzubewegen, Gegenstände zu greifen oder mit der Umgebung zu interagieren.
Ein besonders faszinierendes Vorbild ist tatsächlich der Oktopus.
Seine acht Arme sind außergewöhnlich beweglich. Anders als unsere Arme besitzen sie kein starres Knochenskelett. Sie können sich biegen, strecken und auf unterschiedlichste Weise verformen.
Diese Eigenschaften machen den Oktopus zu einem interessanten Vorbild für die sogenannte Soft Robotics. Dabei entwickeln Wissenschaftler Roboter aus weichen, flexiblen Materialien, die sich anders bewegen können als klassische Maschinen mit starren Gelenken.
Und ja, es gibt bereits Roboter mit acht Armen. Manchmal habe ich das Gefühl, ich sei gemeint - aber es geht tatsächlich um echte Roboter.
In einer 2024 veröffentlichten Forschungsarbeit wurde ein vom Oktopus inspirierter Unterwasserroboter vorgestellt, der acht flexible Gliedmaßen besitzt. Der Roboter kann sich unter Wasser fortbewegen, mit mehreren Armen schwimmen und Gegenstände greifen.
Eine weitere, im Januar 2026 veröffentlichte Studie untersuchte einen achtarmigen Unterwasserroboter, der zwischen unterschiedlichen Fortbewegungsarten wechseln kann. Die Forschenden entwickelten dafür ein System, das sowohl Bewegungen entlang des Meeresbodens als auch das Schwimmen mit mehreren Armen ermöglicht.
Solche Entwicklungen könnten künftig beispielsweise bei der Erforschung schwer zugänglicher Unterwassergebiete oder bei der Entwicklung flexibler Greifsysteme eingesetzt werden.
Auch in der Medizin wird an weichen robotischen Systemen geforscht, die sich besonders gut für den Umgang mit empfindlichen Strukturen eignen könnten. Die achtarmigen Unterwasserroboter sind allerdings Forschungsprototypen und keine bereits etablierten medizinischen Geräte.
Vielleicht müssen die Roboter der Zukunft also gar nicht menschlicher werden. Vielleicht müssen wir nur aufhören, den Menschen als einziges Vorbild zu betrachten?
4. Material Science
Wie wäre ein Beton, der seine eigenen Risse repariert? Ein Riss in einer Betonwand ist zunächst einmal ein Schaden, der repariert werden muss.
Aber was wäre, wenn das Material diese Aufgabe selbst übernehmen könnte? Genau daran arbeiten Wissenschaftler im Bereich selbstheilender Materialien. Ein besonders anschauliches Beispiel ist sogenannter selbstheilender Beton.
Dabei können dem Beton bestimmte Bakterien beziehungsweise deren Sporen und geeignete Nährstoffe zugesetzt werden.
Entsteht ein Riss und dringt Wasser ein, können die Mikroorganismen unter geeigneten Bedingungen aktiv werden.
Durch ihre Stoffwechselprozesse kann Calciumcarbonat entstehen. Ein mineralischer Stoff, der auch Bestandteil von Kalkstein ist.
Dieses Calciumcarbonat kann sich in den Rissen ablagern und sie also verschließen. Das Material selbst übernimmt damit eine Reparaturfunktion, für die normalerweise ein äußerer Eingriff notwendig wäre. Wie abgefahren ist das?
Eine 2025 veröffentlichte Studie untersuchte Beton, dem das Bakterium Bacillus subtilis zugesetzt wurde. Unter den untersuchten Versuchsbedingungen konnten Risse von bis zu einem Millimeter innerhalb von 21 Tagen geschlossen werden. Das bedeutet natürlich nicht, dass ein beschädigtes Gebäude sich künftig vollständig selbst reparieren könnte.
Die Forschung konzentriert sich eher auf kleinere Risse, die Haltbarkeit des Materials und die Frage, wie sich solche Verfahren wirtschaftlich im größeren Maßstab einsetzen lassen. Die Idee ist dennoch faszinierend.
Ein Material, das kleinere Schäden selbstständig verschließen kann, könnte den Wartungsaufwand reduzieren und die Lebensdauer von Bauwerken verlängern. Ähnliche Prinzipien werden auch bei Kunststoffen und Beschichtungen erforscht.
Hier können beispielsweise winzige Kapseln mit Reparaturstoffen in das Material eingebaut werden. Entsteht ein Riss, brechen die Kapseln auf und setzen ihren Inhalt frei, der die beschädigte Stelle wieder verschließen kann.
Die Natur dient dabei als Vorbild für die Entwicklung von Materialien, die auf Beschädigungen reagieren.
5. Medicine & Longevity
Wenn der Körper zum Vorbild für seine eigene Reparatur wird:
Auch in der Medizin spielt Biomimetik eine zunehmend interessante Rolle.
Ein Forschungsgebiet ist die Entwicklung von Materialien, die bestimmte Eigenschaften menschlichen Gewebes nachbilden. Dazu gehören beispielsweise biomimetische Hydrogele.
Diese wasserreichen Materialien können so gestaltet werden, dass sie der natürlichen Umgebung unserer Zellen ähneln.
Sie werden unter anderem für die Wundheilung, Geweberegeneration und gezielte Wirkstoffabgabe untersucht.
Die Idee dahinter: Zellen reagieren auf ihre Umgebung. Die Struktur, Zusammensetzung und mechanischen Eigenschaften eines Materials können beeinflussen, wie sie wachsen und sich organisieren.
Wenn es gelingt, bestimmte Eigenschaften ihrer natürlichen Umgebung nachzubilden, könnten sich daraus neue Möglichkeiten für die regenerative Medizin ergeben.
Auch bei medizinischen Implantaten wird untersucht, wie biomimetische Oberflächen die Interaktion zwischen künstlichen Materialien und körpereigenem Gewebe verbessern können.
Für die Longevity-Forschung sind solche Ansätze interessant, weil sie neue Möglichkeiten zur Behandlung altersbedingter Gewebeschäden eröffnen könnten.
Allerdings ist Biomimetik natürlich keine Anti-Aging-Therapie. Die Entwicklung eines Materials, das natürliche Gewebestrukturen nachahmt, bedeutet nicht automatisch, dass sich dadurch biologische Alterungsprozesse aufhalten lassen.
Warum ist Biomimetik gerade jetzt interessant?
Die Idee, von der Natur zu lernen, ist keineswegs neu.
Schon Leonardo da Vinci untersuchte den Vogelflug, um daraus Erkenntnisse für die Entwicklung von Flugmaschinen zu gewinnen.
Und der Klettverschluss wurde bereits in der Mitte des vergangenen Jahrhunderts entwickelt.
Warum also begegnet uns der Begriff Biomimetik heute in so vielen unterschiedlichen Bereichen? Ein wesentlicher Grund liegt in den technologischen Möglichkeiten.
Moderne Mikroskopie und Bildgebungsverfahren erlauben es, natürliche Strukturen bis auf die Nanoebene zu untersuchen.
Fortschritte in der Materialwissenschaft und im 3D-Druck ermöglichen es, komplexe biologische Strukturen künstlich nachzubilden.
Und künstliche Intelligenz kann dabei helfen, Zusammenhänge zwischen der Struktur eines Materials und seinen Eigenschaften zu analysieren.
Wir können die Natur heute auf einer anderen Ebene untersuchen und ihre Funktionsprinzipien zunehmend gezielt für technische Entwicklungen nutzen.
Ein neues Forschungsfeld oder ein neuer Marketingbegriff?
Die zunehmende Verwendung des Begriffs in der Produktkommunikation ist kein Beweis für einen wissenschaftlichen Durchbruch.
Gerade in der Beauty-Industrie werden bereits seit Langem Inhaltsstoffe eingesetzt, die natürlichen Bestandteilen unserer Haut ähneln.
Eine Creme mit Ceramiden ist also nicht zwangsläufig eine neue technologische Innovation, nur weil sie heute als biomimetisch vermarktet wird.
Entscheidend ist, welches natürliche Prinzip ein Produkt tatsächlich nachahmt und welchen nachweisbaren Nutzen diese Eigenschaft bietet.
Das gilt ebenso für die Frage der Nachhaltigkeit.
Ein biomimetisches Material ist nicht automatisch umweltfreundlicher. Seine Herstellung kann energieintensiv sein, seltene Rohstoffe benötigen oder andere ökologische Nachteile mit sich bringen.
Die Natur als Vorbild zu nehmen, ist zunächst einmal ein Entwicklungsansatz. Ob daraus ein besseres Produkt entsteht, muss im Einzelfall überprüft werden. Aber natürlich braucht die Industrie immer wieder neue Geschichten und "biomimetisch" als Label klingt irgendwie neu und technologisch. Nun wisst Ihr, was es damit auf sich hat.
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