Veranstaltungen

Forschungsprogramm

Header image 1367837425

Forschungsprogramm

Die Abteilung "Biomaterialien" erforscht die Bauprinzipien natürlicher Materialien, welche die Natur im Laufe der Evolution hervorgebracht hat. Im Zentrum des Interesses stehen die außergewöhnlichen mechanischen Eigenschaften solcher natürlichen Materialien, die sich ständig wechselnden äußeren Bedingungen anpassen können. Dabei werden zum einen biomedizinische Fragestellungen mithilfe von Methoden und Ansätzen aus der Physik, Chemie oder Materialwissenschaft bearbeitet. Ein solches Beispiel ist die Erforschung des extrazellulären Gewebes bei Skeletterkrankungen und während der Knochenheilung. Außerdem versuchen wir uns die Vielfalt natürlicher Organismen zunutze zu machen, indem wir deren natürlich entwickelte Lösungsansätze für technische Probleme untersuchen, denen die Organismen in der Natur ausgesetzt sind. Beispiele hierfür sind Materialien, die Steifigkeit und Bruchfestigkeit kombinieren oder sensorische, Selbstheilungs- oder Formänderungsfähigkeiten aufweisen. Verschiedenste Arten natürlicher Materialien, die zumeist auf den typischen natürlichen Polymeren Cellulose, Chitin oder Protein basieren, werden auf diese Weise erforscht.

Die Forschung wird von Forschungsgruppen durchgeführt, die von Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen mit unterschiedlichen disziplinären Hintergründen geleitet werden. Zu den vertretenen Fachrichtungen zählen die Mathematik, Physik, Chemie, Materialwissenschaften, physikalische Chemie, Biochemie, Mathematik, Holzwissenschaft, Botanik und Zoologie.

Luca Bertinettis Gruppe konzentriert sich auf die Prozesse, die dem Aufbau biologischen Materials und der Ablagerung von Geweben zugrunde liegen. Insbesondere untersucht seine Gruppe die physikalisch-chemischen Prinzipien sowie die zellulären Ultrastrukturmerkmale, die die Produktion von mineralisierten und nichtmineralisierten Geweben und deren typische Funktionen ermöglichen.

Cécile Bidan und ihre Gruppe erforschen die Prinzipien, die die Architektur biologischer Gewebe bestimmen. Derzeit konzentrieren sich die biophysikalischen Untersuchungen auf Biofilme, bei denen es sich um gewebeähnliche komplexe 3D-Strukturen handelt, die aus von Bakterien produzierten Biopolymeren bestehen.

Amaia Cipitria und ihre Emmy Noether-Gruppe (DFG-finanziert) erforschen, wie biophysikalische Mechanismen die Zell-Matrix-Wechselwirkung bei Krebs im Ruhezustand und bei Knochenmetastasen regulieren. Ihr Fokus liegt einerseits auf der Synthese biomimetischer Zellmikroumgebungen und andererseits auf der Entwicklung von Charakterisierungs- und Bildgebungsmethoden, um die frühen metastatischen und ruhenden Nischen in vivo zu untersuchen.

Die Gruppe von Mason Dean untersucht die Organisationsprinzipien des Bewegungsapparates insbesondere bei Fischen, um Fragestellungen in Hinblick auf Form und Funktion zu beantworten, die für Biomaterialien und die translationale Wissenschaft, aber auch für die Biologie und Evolution des Organismus relevant sind.

Michaela Eder erforscht mit ihrer Plant Material Adaption Gruppe hauptsächlich zellulosebasierte biologische Materialien wie Holz sowie bestimmte Samenkapseln, die sich bei wechselnder Luftfeuchtigkeit oder Temperatur öffnen. Diese Kapseln sind besonders interessant, weil sie Modelle für formverändernde polymere Materialien darstellen.

Die Gruppe von Wolfgang Wagermaier möchte die Rolle der Struktur in biologischen und biomimetischen Materialien im Hinblick auf deren Funktionen und mechanische Eigenschaften auf verschiedenen Längenskalen verstehen. Mit Hilfe von Kombinationen verschiedenster materialwissenschaftlicher Methoden werden gesunde und erkrankte Knochen untersucht sowie Struktur-Funktions-Beziehungen in anderen (bio)mineralisierten und polymerbasierten synthetischen Materialien.

Die Arbeitsgruppe Mechanobiologie von Richard Weinkamer untersucht dynamische Veränderungen in der Knochenstruktur aufgrund von Knochenumbau, Mineralisierung und Heilungsprozessen. Insbesondere werden seit kurzem die Architektur und die Multifunktionalität des lacuno-kanalikulären Netzwerks der Osteozyten analysiert, die eine Schlüsselrolle bei der Regulation von Prozessen im Knochen spielen. Ausschlaggebend für ihre Forschungsstrategie ist eine Kombination von experimentellen Methoden mit Bildanalyse und Computermodellierung.

Darüber hinaus ist die Abteilung Biomaterialien Teil des Exzellenzclusters „Matters of Activity. Image Space Material“ an der Humboldt-Universität zu Berlin. Der Cluster erforscht die Neuerfindung des Analogen im digitalen Zeitalter. Im Kern steht eine neue aktive Materialität, die die Forschung und den Alltag zu verändern beginnt. Die heutige digitale Technologie eröffnet völlig neue Handlungsweisen auf der Grundlage von Materialträgern, räumlichen Strukturen und Bildern, die in erster Linie als passive Instrumente konzipiert sind. Während Forschung, Industrie und unsere gesamte Gesellschaft auf eine neue Expansion und Implementierung des Digitalen in alle Lebensbereiche zusteuern, ist unser Ansatz, die entgegengesetzte Richtung zu erkunden, indem wir eine neue Kultur der Materialität ausloten. Für uns sind beide Tendenzen - die Digitalisierung und die Neuerfindung des Materials als aktive Materie - eng miteinander verbunden.

Unsere Abteilung ist außerdem Teil der Berlin-Brandenburgischen Schule für Regenerative Therapien, die interdisziplinäre Ausbildungs- und Forschungsmöglichkeiten auf dem Gebiet der Regenerativen Medizin für herausragende Doktorand*innen und Postdoktorand*innen mit einem Hintergrund in den Disziplinen Biologie, Ingenieurwesen oder Medizin bietet. Die Graduiertenschule bringt die Berliner und Potsdamer Universitäten sowie andere renommierte Forschungseinrichtungen in und um Berlin und ihre internationalen Spitzenwissenschaftler zusammen, die sich der Ausbildung der interdisziplinären Wissenschaftler*innen von morgen widmen.

 
loading content
Zur Redakteursansicht