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Biologie-inspirierte Grenzflächen- und Materialgestaltung

Prof. Dr. Carsten Werner
Prof. Dr. Brigitte Voit

Mit dem Erkenntnisgewinn der molekularen Lebenswissenschaften, insbesondere auf den Gebieten der Zellbiologie, Genetik, Entwicklungs- und Systembiologie stehen der Polymer­forschung heute Möglichkeiten für die Biologie-inspirierte Gestaltung funktioneller Materialien zur Verfügung, die an das archaische Prinzip des Lernens von der Natur anknüpfen, jedoch durch die Nutzung molekularer Funktionseinheiten bisher unerreichte Materialcharakteristika in synthetischen Systemen nachempfinden und – darüber hinaus gehend – im Kontext des jungen Gebiets der synthetischen Biologie, völlig neue Eigenschaftskombinationen schaffen lassen. Die resultierenden Entwicklungen liefern Lösungsansätze für zentrale Heraus­forderungen der globalen Gesellschaft der Zukunft wie Nachhaltigkeit und Gesundheit.

Eingebunden in das Max-Bergmann-Zentrum für Biomaterialien Dresden (gemeinsame Initiative des IPF mit dem Institut für Werkstoffwissenschaft der Technischen Universität Dresden), in enger Kooperation mit dem Zentrum für Regenerative Therapien Dresden und verzahnt mit dem Innovationszentrum für Molecular Bioengineering B CUBE werden die Kompetenzen und Möglichkeiten des Instituts auf den Gebieten der Theorie, Synthese, Grenzflächengestaltung und Verarbeitung von Polymeren für innovative, Biologie-inspirierte Werkstoffentwicklungen genutzt.

Zum einen geht es dabei um die Entwicklung innovativer Technologien für die Medizin­technik, z. B. für Organersatzsysteme, In-vitro-Expansions- und Differenzierungsverfahren für Stammzellen und regenerative Therapien. Zum anderen zielt die Forschung auf die Implementierung molekularer Funktionen der belebten Natur (z.B. Adaptionsfähigkeit/­Selbst­heilung, Steuerung von Bioadhäsionsphänomenen) in Materialien für nichtmedizinische Technologien sowie die Systemintegration biomimetischer Materialien für Anwendungen in Sensorik, Informationstechnologien, Leichtbau und Oberflächentechnik.

  • Aufklärung von Wechselwirkungsprozessen an Materialgrenzflächen im Kontakt mit Biosystemen durch komplementäre analytische Techniken sowie Theorie und Simulation
  • Entwicklung bioaktiver Polymerfunktionsschichten unter Nutzung von Strukturierungs- und Bioaffinitätsmethoden sowie funktionelle Rekonstitution biomolekularer Assemblate
  • Gestaltung multi(bio-)funktioneller Polymermatrices auf Basis biomimetischer und bioanaloger Moleküle, mit Hilfe von Selbstorganisations- und Adaptionsprinzipien
  • Adaption von Ansätzen der chemischen Biologie und der Bionanotechnologie für neue Biomaterialkonzepte, auch für nichtmedizinische Anwendungsfelder
 
Biology-inspired interface and material design
Biologie-inspirierte Grenzflächen- und Materialgestaltung

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