Kick-off meeting

Zum Einsatz kommt bei TriggerINK das innovative Prinzip des 4D-Drucks, für das eine spezielle Bio-Tinte konzipiert wird. Für das Projekt werden die Kompetenzen vierer Arbeitsgruppen (AG) des DWI gebündelt:

  • Entwicklung von biomedizinischen Materialien (Laura De Laporte)
  • 3D-Druck durch Licht (Stefan Hecht)
  • Wirkstoff-Freisetzung durch Ultraschall (Andreas Herrmann)
  • Druck poröser und mikro-strukturierter Objekte (Matthias Wessling)

Die übergeordnete Projektkoordination wird von Alisa Suturin und Cèdric Bergerbit übernommen. TriggerINK ist ein Paradebeispiel dafür, wie innovative Wissenschaftsvorhaben organisiert sein können: Sie bündeln das Wissen unterschiedlichster Fachrichtungen.

Portraitbild Laura De Laporte, © WSS, Foto: Hannes Woidich, Fotografie, Dortmund

AG De Laporte

Die Expertise von Laura De Laporte und ihrem Team liegt auf dem Gebiet der biohybriden und bioinspirierten Materialien für fortgeschrittene medizinische Anwendungen im Bereich des Tissue Engineerings. In verschiedenen Projekten haben sie bereits maßgeschneiderte wasserbasierte Hydrogele und Mikrogele entwickelt, die anhand ihrer kontrollierbaren biochemischen, mechanischen und strukturellen Eigenschaften Zellen während ihres Wachstums ein ideales Stützgerüst geben können.

Eine übergeordnete Forschungsfrage treibt sie im besonderen Maße um: Wie kann man dem Körper helfen, Gewebe zu regenerieren, wenn er es von allein nicht schafft? Hier befasst sie sich zum Beispiel damit, zerstörte Nervenbahnen zum gerichteten, kontrollierten Wachstum anzuregen. Ein Weg, um Zellen zu unterstützen diese geordneten Gewebestrukturen im Labor (in vitro) oder im Körper (in vivo) nach einer Verletzung zu bilden, ist das in ihrer Gruppe entwickelte Anisogel. Es basiert auf zwei Gelkomponenten: Dies sind zunächst Mikrogel-Stäbchen, die magnetische Nanopartikel enthalten und sich dadurch mithilfe eines magnetischen Feldes nach einer bestimmten Orientierung ausrichten lassen. Diese kleinen, geordneten Mikrogel-Stäbchen sind von einem Hydrogel umhüllt, wodurch das gerichtete Zellwachstum unterstützt wird. Die Technologie des Anisogels findet auch in TriggerINK Anwendung.

Portraitbild Stefan Hecht, © WSS, Foto: Hannes Woidich, Fotografie, Dortmund

AG Hecht

Die Forschungsschwerpunkte Stefan Hecht und seinem Team liegen an der Schnittstelle von Chemie und Physik. Grundlage ihrer Arbeiten ist das Design und die Herstellung von Molekülen, die Stefan Hecht als maßgeschneiderte funktionale Nano-Bausteine und zentrale Stellschraube in der Materialentwicklung sieht.

Dabei fasziniert ihn im besonderen Maße die Idee, Eigenschaften von Materialien sowie verschiedenste Prozesse (von der Optoelektronik bis hin zur Biologie) mithilfe von Licht zu steuern. Vor allem seine jüngsten Ergebnisse und Erfolge im Bereich des 3D-Drucks veranschaulichen diesen Ansatz: Das Verfahren basiert auf der lichtinduzierten Härtung einer transparenten hochviskosen Harzmischung. Die Aushärtung des Materials entsteht nur an den Stellen, wo sich die Strahlen von Licht zweier unterschiedlicher Wellenlängen kreuzen. Die sich kreuzenden Lichtstrahlen (X) erzeugen dabei das gesamte Objekt (holos) in einem Druck (grafie). So entstand der Name des neuartigen Prozesses: Xolografie. Seine Expertise in der "Chemie mit Licht" ist von großer Bedeutung für TriggerINK, da Licht einer der Key-Trigger der Biotinte wird.

Portraitbild Andreas Herrmann, © WSS, Foto: Hannes Woidich, Fotografie, Dortmund

AG Herrmann

Andreas Herrmann und seine Arbeitsgruppe konzentrieren sich auf synthetische Chemie und Molekularbiologie. Gemeinsam widmen sich Chemiker, Biologen und Physiker der Aufgabe, neue molekulare Technologien zu erfinden und durch die Zusammenführung chemischer und biologischer Prozesse neue biomolekulare und biohybride Strukturen zu erzeugen.

Seine Entwicklungen finden in verschiedenen medizinischen und technologischen Bereichen Anwendung - so auch an neuartigen Wirkstoff-Freisetzungssysteme, die auf äußere Reize wie Ultraschall reagieren. Die Wirkstoffe sind dabei in sogenannte Träger-Moleküle eingeschlossen. Durch die Ultraschallwellen und die damit einhergehenden mechanischen Kräfte lassen sich chemische Bindungen dieser Träger-Moleküle aufbrechen. Das Resultat: die Wirkstoffe werden „angeschaltet“ und entfalten ihre Wirkung. Die Methode ist bislang unter anderem an herkömmlichen Antibiotika und einem Krebstherapeutikum erprobt. Durch die Freisetzung und Aktivierung der jeweiligen Wirkstoffe erschließen sich ganz neue Möglichkeiten der kontrollierbaren Arzneimitteltherapie, sodass sie auf weitere Klassen von Wirkstoffen und auch in TriggerINK weiter ausgeweitet werden soll.

Portraitbild Matthias Wessling, © WSS, Foto: Hannes Woidich, Fotografie, Dortmund

AG Wessling

Matthias Wessling und seine Arbeitsgruppe arbeiten an der Entwicklung und Übertragung von Membranen und Membrantechniken auf aktuelle globale Herausforderungen in den Bereichen Biochemische Prozesse, Hybridprozesse und elektrochemische Membranreaktoren. Das Spektrum von Themen reicht z.B. von der Entwicklung von flussoptimierten Reaktoren für die Kultivierung von künstlichen Organen über Herstellungsmethoden von drei-dimensionalen Membranen und der Anwendung von Membranen zur Gastrennung und Flüssigfiltration bis zu der Entwicklung von elektrochemischen Elektroden und Prozessen.

Im Kontext von TriggerINK erforscht die Gruppe Prozesse zur Synthese und Verarbeitung von bioinspirierten interaktiven Materialsystemen. Die Kombination von Licht- und Laser-basierten Synthesemethoden mit biochemischen Materialien erlaubt es der Gruppe, mit komplexen Geometrien Stofftransportwiderstände zu reduzieren und damit existierende Prozesse zu optimieren wie auch neue Anwendungsbereiche zu schaffen. Das Wechselspiel aus dem Struktur-Funktionsverhalten und den äußeren Einflussen bietet unzählige Innovationsmöglichkeiten, welche von Matthias Wesslings Gruppe auch genutzt wird, um über die wissenschaftlichen Fragenstellungen hinausgehend funktionierende Prozesse zu entwickeln und in die Anwendung zu bringen.