Bakterien sind einzellige, meist prokaryotische Mikroorganismen, deren strukturelle und funktionelle Eigenschaften zunehmend für die Entwicklung neuer Werkstoffe und Oberflächen genutzt werden. Ihre Vielfalt an Stoffwechselwegen, Adhäsionsmechanismen und Sekretionsprodukten eröffnet ein breites Spektrum an Anwendungen von Antifouling-Beschichtungen bis zu lebenden funktionalen Materialien.

Für technische Oberflächen sind vor allem bakterielle Biofilme von Bedeutung. Arten wie Staphylococcus aureus oder Escherichia coli bilden komplexe, polymerreiche Matrizes, die Korrosion, Biofouling und hygienische Probleme verursachen können. Multiresistente Erreger wie MRSA stellen dabei besondere Anforderungen an antimikrobielle Beschichtungskonzepte, z.B. durch kontaktaktive Oberflächen, kontrollierte Freisetzung von Wirkstoffen oder strukturelle Topographien, die mikrobielle Adhäsion reduzieren.

Demgegenüber werden probiotische und genetisch modifizierte Bakterien gezielt als funktionelle Komponenten eingesetzt. Beispiele sind bakterielle Zellen als Biokatalysatoren in porösen Trägern, als Produzenten biobasierter Polymere (z.B. Polyhydroxyalkanoate) oder als „lebende Tinte“ in 3D-gedruckten, stimuli-responsiven Strukturen. Kontrollierte Bakterienpopulationen ermöglichen dabei adaptive, selbstheilende oder sensorische Funktionen.

Für die Werkstofftechnik zentral sind die Wechselwirkungen zwischen bakteriellen Oberflächenstrukturen (Zellwand, Pili, extrazelluläre Polymere) und Substratmaterialien, die Mechanik und Stabilität von Biofilmen sowie die Kopplung bakterieller Aktivität an Transportprozesse und Degradation. Ein fundiertes Verständnis dieser Prozesse ist Voraussetzung für die Entwicklung sowohl antimikrobieller als auch bakterien-unterstützter Funktionswerkstoffe.