DFG fördert Forschung zu adaptiven biologisch inspirierten Hydrogelen
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert das neue Graduiertenkolleg „Adaptive weiche Materie durch Programmierung kolloidaler Gele mit biologischen Bausteinen (EMERGE)“. Es ist an der RWTH Aachen angesiedelt und entsteht in enger Kooperation mit dem DWI – Leibniz-Institut für Interaktive Materialien. Sprecher des Graduiertenkollegs ist Professor Andrij Pich, Mitglied der wissenschaftlichen Leitung des DWI und Inhaber des Lehrstuhls für Funktionale und Interaktive Polymere an der RWTH Aachen.
Das Graduiertenkolleg startet am 1. Oktober 2026 und wird für fünf Jahre gefördert. Gemeinsam mit Forschenden aus den Bereichen Chemie, Biologie, Physik, Ingenieurwissenschaften und Medizin verfolgt EMERGE einen interdisziplinären Ansatz, um die Grundlagen für biologisch inspirierte Materialien mit programmierbaren Funktionen zu schaffen.
Inhaltlich widmet sich EMERGE der Frage, wie sich Materialien entwickeln lassen, die sich ähnlich an ihre Umgebung anpassen können wie lebende Systeme. Im Mittelpunkt steht die Entwicklung einer neuen Generation adaptiver Hydrogele, die Eigenschaften biologischer Systeme nachahmen. Die Materialien sollen beispielsweise Moleküle gezielt erkennen, selektiv an Oberflächen haften, sich nach Beschädigungen regenerieren, kontrolliert abgebaut werden oder ihre Form verändern können. Langfristig eröffnen solche adaptiven Materialien neue Perspektiven für Anwendungen in der Medizin, Biotechnologie, Katalyse und im Pflanzenschutz.
Im Zentrum der Forschung stehen sogenannte kolloidale Hydrogele: weiche, wasserhaltige Materialien, die aus biologischen Bausteinen wie Proteinen, Peptiden, Nukleinsäuren, Polysacchariden oder Phospholipiden aufgebaut werden. Anders als herkömmliche kolloidale Hydrogele aus synthetischen Polymeren besitzen solche biohybriden Hydrogele eine hohe funktionelle Komplexität. Die Forschenden wollen verstehen, wie sich die in biologischen Molekülen gespeicherte Information gezielt nutzen lässt, um Materialien mit neuen adaptiven Eigenschaften zu entwickeln.
Die wissenschaftlichen Herausforderungen sind erheblich: Biologische Bausteine unterscheiden sich je nach Herkunft, Struktur und Funktion deutlich voneinander. Bestehende Verfahren zur Herstellung von Nano- und Mikrogelen lassen sich nicht ohne Weiteres auf biologische Moleküle übertragen. Zugleich ist bislang wenig darüber bekannt, wie biologisch basierte Hydrogele aufgebaut sind, wie sie sich dynamisch verhalten und wie sie in komplexen Umgebungen reagieren, etwa im Kontakt mit biologischen Systemen.
Die Forschungsprojekte innerhalb von EMERGE untersuchen biologische Moleküle unterschiedlicher Strukturen, Dimensionen und Komplexitäten, um Nano- und Mikrogele für spezifische Funktionen zu entwickeln. Der erste Projektbereich beschäftigt sich mit Nanogelen, die perspektivisch etwa für die gezielte Wirkstofffreisetzung oder die Aktivierung von Stammzellen eingesetzt werden könnten. Ein zweiter Bereich widmet sich Mikrogelen für Anwendungen wie programmierbar abbaubare Wirkstoffträger, schaltbare Klebstoffe oder Gerüststrukturen für die Gewebezüchtung. Ergänzend untersuchen Forschende mithilfe moderner Analyseverfahren und Computersimulationen die Struktur, Dynamik und Eigenschaften dieser neuartigen Materialien, um ihre Funktionen besser vorhersagen und steuern zu können.
Neben den wissenschaftlichen Zielen verfolgt EMERGE auch einen klaren Ausbildungsauftrag. Das Graduiertenkolleg bietet Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern ein strukturiertes Qualifizierungsprogramm, internationale Forschungsaufenthalte und die enge Zusammenarbeit mit internationalen Expertinnen und Experten. Damit bereitet EMERGE Promovierende gezielt auf Karrierewege in Wissenschaft und Industrie vor.
Weitere Informationen finden Sie in der Pressemitteilung der RWTH Aachen: https://www.rwth-aachen.de/go/id/bsjpry#aaaaaaaaabsjpvn