Forschung
Am Lehrstuhl Biomaterialien werden verschiedene Modellsysteme proteinbasierter Biopolymere untersucht, darunter Seiden von Spinnen und Insekten und kollagenhaltige Byssusfäden von Muscheln. Ein weiterer Arbeitsbereich ist die Analyse und Produktion von Peptiden oder Hybridmaterialien. Ausgangspunkt ist dabei stets das Verständnis der molekularen Wechselwirkungen und Assemblierungsmechanismen der zugrunde liegenden Peptide bzw. Proteine, und deren Auswirkung auf die Struktur-Funktionsbeziehung und Materialeigenschaften. Die mimetischen, rekombinant produzierten Proteine werden hinsichtlich ihrer physiko-chemischen Eigenschaften charakterisiert und durch variable Prozessmethoden in verschiedene Materialformen verarbeitet. Ein interdisziplinäres Team bringt seine Expertise in sechs Arbeitsbereichen ein: • Proteinanalytik • Molekularbiologie / Moleküldesign • rekombinante Proteinproduktion („Weiße Biotechnologie“) • Funktionalisierung und Modifikation von Proteinen • Prozesstechnik (Spinn-, Guss,-, Beschichtungsverfahren, Mikrofluidik u.a.) • Zellbiologie
Aufgrund der morphologischen Variabilität, herausragenden mechanischen Eigenschaften, Biokompatibilität, biologischen Abbaubarkeit und Funktionalisierbarkeit besitzen Biopolymere wie Spinnenseide oder Muschelkollagen ein großes Anwendungspotential. Als Bindeglied zwischen Industrie und (Hochschul-)Forschung werden am Lehrstuhl neuartige high-performance Materialien entwickelt und neue technische und medizinische Anwendungen erschlossen. Der Einsatzbereich erstreckt sich u.a. von Filtermaterialien zur Feinstaubfiltration über Spezialtextilien bis hin zu Kosmetikprodukten, Wundversorgung, Implantatbeschichtungen und Wirkstoff-Transportsysteme. |
| Mit freundlicher finanzieller Unterstützung von: |
| Europäische Union (EU EFRE) | Deutsche Forschungsgesellschaft (DFG) | Fonds der Chemischen Industrie | Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) | US Army Research Office | Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Gesundheit (StMUG) |
Biofabrikation ist ein interdisziplinäres Forschungsfeld mit dem Ziel, funktionelle Gewebekonstrukte zu generieren. Die Grundkomponenten hierfür sind Zellen, Matrixmaterialien und Wachstumsfaktoren. Es werden Prinzipien und Methoden aus der Medizin, den Natur- und den Ingenieurwissenschaften kombiniert, um ein fundamentales Verständnis der Beziehung zwischen Struktur und Funktion von Gewebe zu entwickeln und anzuwenden.
Die Herstellung von funktionalen und leistungsstarken Fasermaterialien auf Basis von Proteinen ist Fokus dieser Forschungsgruppe. Zur Verarbeitung werden die Technologien Nass-, Elektro- und biomimetisches Spinnen sowie Mikrofluidik eingesetzt, um Fasern, Garne und Vliese herzustellen.
Die Arbeitsgruppe Salehi konzentriert sich auf die Entwicklung und Kombination fortschrittlicher Biomaterialien mit Mikrofertigungstechniken. Das Design und die Anwendung von Mikro- und Nanofunktionen werden untersucht, um komplexe und funktionelle Gewebekonstrukte zu entwickeln. Die modifizierten Strukturen werden verbesserte physikalische, mechanische und biologische Eigenschaften aufweisen.
Die Anwendung der Prinzipien der Selbstorganisation zur Kontrolle der Strukturierung von Biomaterialien im Nano- und Mikrobereich steht im Mittelpunkt der Arbeit unserer Gruppe.
Kollagen sind eine Familie menschlicher Proteine mit der charakteristischen Triple-Helix-Domäne. Sie verleihen dem Gewebe Festigkeit und Elastizität und binden andere Proteine, um die Zellfunktion und die Blutgerinnung zu regulieren. Unsere Gruppe untersucht, wie die Primärsequenz von Kollagen die Faltungsfähigkeit und die Fähigkeit zur Interaktion mit anderen Proteinen auf molekularer Ebene bestimmt.
Der Forschungsschwerpunkt dieser Arbeitsgruppe ist die Herstellung und Analyse von rekombinanten Spinnenseidenproteinen sowie deren anwendungsspezifische Modifikation.
Die Forschungsgruppe „Protein Assembly and Processing“ beschäftigt sich mit der Erforschung und Entwicklung verschiedener Verarbeitungsmethoden von Proteinmaterialien und deren Anwendungen.
Die Arbeitsgruppe verwendet Computersimulationen und numerische Methoden zur Untersuchung von Polymer- und Filamentnetzen, Kolloid-Polymersuspensionen und kolloidalen Quasikristallen. Darüber hinaus untersuchen wir Festkörperwerkstoffe für alternative Energieträger wie Thermoelektrik und Dünnschichtsolarzellen.
Zellbasierte Assays sind ein wichtiger Bestandteil der Biomaterialforschung für medizinische Anwendungen, da sie Rückschlüsse auf die Zellviabilität oder -adhäsion erlauben. Aus diesem Grund beschäftigt sich unsere Arbeitsgruppe mit der Interaktion und dem Verhalten verschiedenster Zellen und Materialien unter simulierten Körperbedingungen und unter Einfluss von elektrischen, chemischen oder mechanischen Reizen.