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 fünf 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 Felder ermöglicht es zunehmend neuartige, hochleistungsfähige biomedizinische Materialien zu entwickeln. Biomedizinische Materialien werden eingesetzt, um erkrankte oder verletzte 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 beschädigtem 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 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ihre Expertise aus den Bereichen Chemie, Ingenieurwesen und Biotechnologie, um verschiedene biomedizinische Materialien zu entwickeln. Sie sind vielfach von der Natur inspiriert und verfügen über Rückkopplungsmechanismen mit ihrer Umgebung. Darüber hinaus können die Materialeigenschaften zeitlich und nach Bedarf durch externe Stimuli wie beispielsweise Ultraschall variiert werden, um sie an die Bedürfnisse biologischer Systeme oder die therapeutische Wirkung anzupassen.
Zu den Schwerpunkten des DWI gehört 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 von pharmazeutischen Wirkstoffen (APIs) und die durch externe Stimuli ausgelöste Theranostik. Weitere wichtige Ziele bilden die Verbesserung der lokalen Wirkstofftherapie (alternative und neue Drug-Delivery-Systeme) oder der Anwendung von bioaktiven Stoffen. Diese sollen dahingehend verbessert werden, dass sie perspektivisch das Risiko einer Schädigung des gesunden Gewebes und unerwünschte Nebenwirkungen für die Patienten minimieren.
Ein Leuchtturmprojekt dieses Wirkbereichs am DWI ist das von der Werner Siemens-Stiftung geförderte Projekt TriggerINK. Langfristiges Ziel hierbei ist es, biomedizinische Materialien direkt in einen Knorpeldefekt in vivo einzudrucken, um funktionelles und strukturiertes Knorpelgewebe im Körper entstehen zu lassen.