Wirkbereiche des DWI
Das DWI – Leibniz-Institut für Interaktive Materialien entwickelt Materialien mit dynamischen Eigenschaften und aktiven Funktionen und folgt dabei dem Vorbild belebter Materialien in der Natur. Um diese Mission zu verwirklichen, ist die Forschungsarbeit im DWI so organisiert, dass die Konvergenz verschiedener Wissenschaftsbereiche gefördert wird. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus derzeit sechs Kompetenzfeldern arbeiten in interdisziplinären Forschungsprojekten zusammen, die sich jeweils in einen der beiden Wirkbereiche (Fields of Impact) einordnen lassen und zentrale gesellschaftliche Herausforderungen adressieren: Biomedizin-Materialien und nachhaltige Materialien.
Das Gebiet der biomedizinischen Materialien entwickelt sich rasant: Moderne Technologien sowie die zunehmende Bündelung des Wissens verschiedener wissenschaftlicher Disziplinen ermöglichen es, neuartige und hochleistungsfähige biomedizinische Materialien zu entwickeln.
Biomedizinische Materialien werden eingesetzt, um erkranktes oder verletztes Gewebe zu ersetzen oder zu reparieren. Dazu gehören beispielsweise Implantate wie künstliche Gelenke oder Herzklappen, Wundauflagen und -pflaster, künstliche Gewebe oder Blutgefäße für die Regeneration von geschädigtem Gewebe. Für die Erforschung von Krankheiten und die Entwicklung neuer Therapien sind außerdem Modelle wie synthetische Zellgewebe verschiedenster Körperteile und Organe sowie komplexe Zellmodelle von immenser Bedeutung. Darüber hinaus ermöglichen fortschrittliche Herangehensweisen die Entwicklung neuer Wirkstoffe und Verabreichungsmechanismen.
Am DWI kombinieren Wissenschaftler*innen ihre Expertise aus den Bereichen Chemie, Ingenieurwissenschaften und Biotechnologie, um unterschiedliche biomedizinische Materialien zu entwickeln. Viele davon sind von der Natur inspiriert und verfügen über Rückkopplungsmechanismen mit ihrer Umgebung. Zudem können ihre Materialeigenschaften zeitlich und bedarfsgerecht durch externe Stimuli – beispielsweise Ultraschall – verändert werden, um sie an die Bedürfnisse biologischer Systeme oder die therapeutische Wirkung anzupassen.
Zu den Schwerpunkten des DWI gehören die Herstellung von Ex-vivo-Gewebemodellen zur Untersuchung von Erkrankungen, die regenerative In-vivo-Medizin, biofunktionale Beschichtungen von Medizinprodukten, die räumlich und zeitlich gesteuerte Aktivierung pharmazeutischer Wirkstoffe (APIs) sowie die durch externe Stimuli ausgelöste Theranostik.
Weitere wichtige Ziele sind die Verbesserung der lokalen Wirkstofftherapie (etwa durch alternative und neue Drug-Delivery-Systeme) sowie die Anwendung bioaktiver Stoffe. Diese sollen so weiterentwickelt werden, dass sie perspektivisch das Risiko einer Schädigung gesunden Gewebes und unerwünschte Nebenwirkungen für Patient*innen minimieren.
Ein Leuchtturmprojekt dieses Wirkbereichs am DWI ist das von der Werner Siemens-Stiftung geförderte Projekt TriggerINK. Langfristiges Ziel ist es hierbei, biomedizinische Materialien direkt in einen Knorpeldefekt in vivo einzudrucken, um funktionelles und strukturiertes Knorpelgewebe im Körper entstehen zu lassen.