Oberflächen nach Maß
Biokompatible und bioaktive Oberflächen
Funktionale Oberflächen für Biomedizin, Analytik und lebenswissenschaftliche Anwendungen
Der Forschungsbereich entwickelt maßgeschneiderte Oberflächen und Materialien mit gezielt einstellbaren biologischen und funktionalen Eigenschaften. Ziel ist es, Materialien so zu gestalten, dass sie gezielt mit biologischen Systemen interagieren oder extern steuerbar sind.
Dabei decken die Forschungsthemen die gesamte Bandbreite von der Materialentwicklung über die funktionale Anpassung bis hin zur Integration in anwendungsnahe Systeme ab. So entstehen Lösungen, die von biomimetischen Materialien über biofunktionale Oberflächen bis hin zu mikrofluidischen Devices reichen.
Entwicklung funktionaler Biomaterialien und Oberflächen
Design und Steuerung biologischer Funktionen
- Design von biokompatiblen und bioaktiven Materialien
- Entwicklung schaltbarer und steuerbarer Oberflächenfunktionen
- Kombination von experimentellen Methoden und Modellierung
- Verständnis von Wechselwirkungen zwischen Material und biologischem System
Technologien und methodische Ansätze
Materialentwicklung und funktionale Integration
- Elektronenstrahl-gestützte Synthese biomimetischer und bioderivierter Materialien
- Entwicklung magnetisch schaltbarer Materialien und Verbundsysteme
- Herstellung und Funktionalisierung von nanoporösen Materialien und Nanopartikeln
- Entwicklung und Integration mikrofluidischer Systeme und Komponenten
Beitrag zu innovativen lebenswissenschaftlichen Technologien
Interdisziplinarität und Anwendungstransfer
- Verbindung von Materialwissenschaft, Physik und Lebenswissenschaften
- Entwicklung maßgeschneiderter Lösungen vom Konzept bis zur Anwendung
- Grundlage für steuerbare und funktionalisierte Biooberflächen
- Beitrag zu Fortschritten in Medizin, Diagnostik und biotechnologischen Anwendungen
Anwendungen in Biomedizin und Bioanalytik
Einsatz in medizinischen und analytischen Systemen
- Biomaterialien für medizinische und diagnostische Anwendungen
- Oberflächen für organotypische Zellkulturen und bioanalytische Systeme
- Funktionale Materialien für Sensorik und kontrollierte Wechselwirkungen mit biologischen Systemen
Entwicklung funktionaler Biomaterialien und Oberflächen
Design und Steuerung biologischer Funktionen
- Design von biokompatiblen und bioaktiven Materialien
- Entwicklung schaltbarer und steuerbarer Oberflächenfunktionen
- Kombination von experimentellen Methoden und Modellierung
- Verständnis von Wechselwirkungen zwischen Material und biologischem System
Forschungsthemen im Überblick
Gele und Hydrogele
Biomimetische Materialien mit steuerbaren Eigenschaften für Diagnostik und Wirkstofftests.
Biofunktionale Oberflächen und Nanoobjekte
Oberflächen und Nanomaterialien zur gezielten Steuerung biologischer Prozesse.
Mikrosystemtechnik für biomedizinische Anwendungen
Mikrofluidische Systeme für personalisierte Diagnostik und dezentrale Analytik.
Ausgewählte Forschungsbeispiele
Schaltbare Hydrogele für Diagnostik und Wirkstofftests
Biomimetische Materialien mit steuerbaren Eigenschaften
Hydrogele sind zentrale Materialien für moderne biomedizinische Anwendungen, da sie natürlichen Geweben in Struktur und Funktion ähneln. Für viele Anwendungen reicht diese Ähnlichkeit jedoch nicht aus – gefragt sind Materialien, die aktiv auf ihre Umgebung reagieren.
Am IOM werden daher intelligente Hydrogel-Systeme entwickelt, die auf äußere Reize wie Temperatur, pH-Wert oder Magnetfelder reagieren und ihre Eigenschaften gezielt verändern können. Durch die Kombination mit Nanopartikeln oder biologischen Komponenten entstehen hybride Materialien mit erweiterten Funktionalitäten.
Ergebnis:
- steuerbare Materialeigenschaften in Echtzeit
- verbesserte Modelle für Wirkstofftests
- Potenzial zur Reduktion von Tierversuchen
Biofunktionale Oberflächen zur Steuerung von Zellverhalten
Materialien gezielt an biologische Systeme anpassen
Die Wechselwirkung zwischen Materialoberflächen und Zellen ist entscheidend für viele Anwendungen in Medizin und Biotechnologie. Klassische Materialien bieten hier oft nur begrenzte Steuerungsmöglichkeiten.
Am IOM werden Oberflächen gezielt so funktionalisiert, dass sie Zelladhäsion, Wachstum und Differenzierung beeinflussen können. Dazu gehören unter anderem nanostrukturierte Materialien, funktionalisierte Nanopartikel sowie magnetisch schaltbare Systeme.
Ergebnis:
- gezielte Kontrolle biologischer Prozesse
- verbesserte Zellkultursysteme
- neue Ansätze für Diagnostik und Therapie
Mikrofluidische Systeme für personalisierte Analytik
Miniaturisierte Plattformen für dezentrale Diagnostik
Die medizinische Diagnostik entwickelt sich zunehmend in Richtung dezentraler und personalisierter Systeme. Dafür werden kompakte, präzise steuerbare Analyseplattformen benötigt.
Am IOM werden mikrofluidische Systeme entwickelt, in denen kleinste Flüssigkeitsmengen kontrolliert verarbeitet und analysiert werden können. Durch die Integration funktionalisierter Materialien, Sensoren und biologischer Komponenten entstehen hochintegrierte Lab-on-a-Chip-Systeme.
Ergebnis:
- präzise Analyse auf kleinstem Raum
- schnelle und dezentrale Diagnostik
- Grundlage für personalisierte medizinische Anwendungen
