Oberflächen nach Maß
Gele und Hydrogele
Intelligente Biomaterialien für Diagnostik, Therapie und Wirkstoffentwicklung
Gele und Hydrogele sind hochporöse Materialien, die große Mengen Wasser aufnehmen und in ihrer Struktur natürlichem Gewebe ähneln. Dadurch eignen sie sich besonders für Anwendungen, bei denen eine enge Wechselwirkung mit biologischen Systemen erforderlich ist.
Entwicklung biomimetischer und funktionaler Hydrogele
- Herstellung von Gelen auf Basis synthetischer und biologischer Polymere
- Entwicklung von Materialien mit gewebeähnlichen Eigenschaften
- Nutzung als biomimetische Modelle für lebenswissenschaftliche Anwendungen
- Kombination von Materialdesign und biologischer Funktionalität
Funktionalisierung durch Elektronenstrahl und Hybridmaterialien
- Einsatz hochenergetischer Elektronenstrahlung zur gezielten Modifikation
- Entwicklung von Hybridmaterialien wie Gel-Nanopartikel-Kompositen und Ferrogelen
- Kombination synthetischer und biologischer Komponenten
- Erweiterung der Materialeigenschaften über klassische Hydrogele hinaus
Schaltbare und Stimuli-responsive Systeme
- Reaktion auf äußere Reize wie Licht, Temperatur, pH-Wert oder Magnetfelder
- Entwicklung formgedächtnisfähiger und schaltbarer Materialien
- Herstellung komplexer Strukturen, z. B. durch 3D-Druck
- Gezielte Steuerung von Materialeigenschaften im Einsatz
Beitrag zu biomedizinischen Anwendungen und Alternativen zu Tierversuchen
- Materialien für Diagnostik- und Therapiekonzepte
- Unterstützung von Wirkstofftests und bioanalytischen Systemen
- Beitrag zur Entwicklung realitätsnaher Testsysteme
- Potenzial zur Reduktion von Tierversuchen in der Arzneimittelforschung
Publikationshighlights
F. Schütte, S. Friebe, D. Böttcher, M. A. Borger, M. Uhlemann, S. G. Mayr
Prediction of tissue rupture from percolation of local strain heterogeneities for diagnostics
Springer-Nature Communications Medicine 5 (2025) 197
Vorhersage des Geweberissverhaltens anhand lokalen mechanischen Heterogenitäten; das Verfahren hat Potential in der medizinischen Diagnostik.
J. Naumann, N. Wilharm, U. H. Thome, M. Laube, M. Zink, S. G. Mayr
Biomimetic elastin-collagen hybrid hydrogels crosslinked by energetic electrons: towards a tunable in vitro extracellular matrix model of the lung
Materials & Design 258 (2025), https://doi.org/10.1016/j.matdes.2025.114617
Elastin-Kollagen-Hybridhydrogele werden mittels hochenergetischer Elektronen vernetzt, um die extrazelluläre Matrix der Lunge in ihren mechanischen und biologischen Eigenschaften in vitro nachzubilden. Sie bieten eine vielversprechende Plattform für zellbasierte Lungenmodelle und die Erforschung von Zell‑Matrix‑Interaktionen.
S. Dorn, F. Schutte, R. Konieczny, S. G. Mayr
"Inverse" shape memory effect in energetic electron crosslinked methylcellulose hydrogels: Programming, demonstration and quantification
Int. J. Biol. Macromol. 285 (2025) 138078, https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2024.138078
Methylcellulose-Hydrogele, die durch hochenergetische Elektronen vernetzt werden, zeigen einen umgekehrten Formgedächtniseffekt, indem sie beim Abkühlen in ihre ursprüngliche, während der Elektronenbestrahlung programmierten Form zurückkehren. Diese Hydrogele sind biokompatibel und eignen sich als Aktuatoren in biomedizinische Anwendungen.
N. Wilharm, M. Bertmer, W. Knolle, J. Griebel, C. Elsner, S. G. Mayr
Biomimetic crosslinking of collagen gels by energetic electrons: The role of L-lysine
Acta Biomater. 140 (2025) 219-232, https://doi.org/10.1016/j.actbio.2021.09.025
Die Studie erlaubt Einblicke in den Vernetzungsmechanismus von Kollagen‑Hydrogelen durch hochenergetische Elektronen. L‑Lysin dient hierbei als zentrales Reaktionszentrum für eine biomimetische Vernetzung. Es entstehen stabile, biokompatible Gerüste für zellbasierte Gewebemodelle ohne toxische Chemikalien.
C. Krömmelbein, X. Xie, J. Seifert, R. Konieczny, S. Friebe, J. Kas, S. Riedel, S. G. Mayr
Electron beam treated injectable agarose/alginate beads prepared by electrospraying
Carbohydr. Polym. 298 (2022) 120024, https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2022.120024
Mithilfe eines Elektrospray-Verfahrens werden Hydrogel-Mikropartikel aus Agarose-/Alginatlösungen mit definierter Größe und Form erzeugt, die in Kombination mit Elektronenbestrahlung zu injizierbaren, sterilen und mechanisch einstellbaren Biomaterialien weiterentwickelt werden.
Ausstattung
10 MeV Elektronenbestrahlung
Diverse 3D-Drucker und Bioprinter (DoD, UV-InkJet)
Konfokales Laserscanning-Mikroskop
Peptidsynthese (Mikrowellen-unterstützt)
Atmosphären-Plasma
High Performance Liquid Chromatography (HPLC)
Parallelrechner für Modellierung
Themen Promotions- Master- und Bachelorarbeiten
Akademische Qualifikationsarbeiten zu aktuellen Fragestellungen werden laufend vergeben. Bei Interesse kontaktieren Sie bitte Prof. Dr. S. G. Mayr.
Ansprechpartner:
Prof. Dr. Stefan G. Mayr
