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 / 3D-Druck

Biofabrikation ist ein junger, aufstrebender Teilbereich des Forschungsgebietes Biomaterialien mit dem Ziel, 3-dimensionale biokompatible Gerüste für die regenerative Medizin aus natürlichen Materialien als Basiskomponenten in Kombination mit Zellen herzustellen.

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Biomaterialien für Geweberegeneration

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.

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Faserherstellung

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.

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Gewebezüchtung

In der Forschungsgruppe „Gewebezüchtung“ werden Biomaterialien für Weich- oder Hartgewebe mit unterschiedlichen Geometrien, Morphologien und Strukturen entwickelt und verarbeitet. Das Verhalten und die Interaktionen von Zellen mit den hergestellten Gerüsten werden unter simulierten Körperbedingungen und unterschiedlichen elektrischen, chemischen und mechanischen Reizen untersucht.

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Gradientenmaterialien und Transportsysteme

Die Arbeitsgruppe „Gradientenmaterialien und Wirkstoffsysteme“ beschäftigt sich mit der Erforschung und Entwicklung von Gradientenmaterialien sowie Wirkstofftransportsystemen auf der Basis von Proteinmaterialien.

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Hybridmaterialien

Die Anwendung der Prinzipien der Selbstorganisation zur Kontrolle der nano- und mikroskaligen Strukturierung von Biomaterialien steht im Fokus unserer Gruppe. Beispiele für unsere Forschung sind DNA-Protein-Hybridkonstrukte auf Basis von rekombinanter Spinnenseide und definierten Nukleinsäuresequenzen, sowie Fusionsproteine.

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Proteinfaltung und Modifikation

Der Forschungsschwerpunkt dieser Arbeitsgruppe ist die Analyse der Struktur und Assemblierung sowie die anwendungsspezifische Modifikation von Proteinen, die z.B. als Hauptbestandteile in Spinnenseide, in Florfliegen-Eierstielen und im Faden des Muschelbyssus vorkommen. Ausgangspunkt ist dabei stets das Verständnis der molekularen Wechselwirkungen und Assemblierungsmechanismen der analysierten Peptide bzw. Proteine.

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Simulation von Mesostrukturierten Materialien

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.

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