Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Reizbare Fasern

02.08.2017

Elektroaktive Materialien, die beispielsweise in der regenerativen Medizin zum Einsatz kommen, stehen im Mittelpunkt eines neuen Forschungsprojekts an der Universität Würzburg. Die Volkswagenstiftung finanziert das Vorhaben mit gut 700.000 Euro.

Eine hauchdünne Faser, die elektrische Leitfähigkeit, Elektroaktivität und Biokompatibilität kombiniert: So soll das Produkt aussehen, an dem Wissenschaftler der Universität und des Universitätsklinikums Würzburg sowie des Imperial College London in den kommenden drei Jahren arbeiten.


Die Beteiligten aus Würzburg: Robert Luxenhofer (l.) und Paul Dalton.

Foto: Christoph Böhm

Die entsprechenden 3D-gedruckten, elektroaktiven und biokompatiblen Polymermikrofasergerüste sollen beispielsweise in der regenerativen Medizin zum Einsatz kommen. Aber auch andere Anwendungen, beispielsweise in der Robotik und Sensorik, sind denkbar.

Experten aus Würzburg und London

Sprecher des Forschungsverbunds ist Paul Dalton, Professor für Biofabrikation am Lehrstuhl für Funktionswerkstoffe in der Medizin und der Zahnheilkunde des Würzburger Universitätsklinikums. Dalton ist der international führende Pionier auf dem Gebiet des sogenannten Melt Electrospinning Writings (MEW) – einer Technik, bei der Polymere in einem elektrischen Feld zu extrem dünnen Fäden gesponnen und gleichzeitig zu feinen Gittern und Gerüsten angeordnet werden.

Zweiter Beteiligter ist Robert Luxenhofer, Professor für polymere Funktionswerkstoffe am Lehrstuhl für Chemische Technologie der Materialsynthese der Universität Würzburg. Er ist Experte für biokompatible Beschichtungen und weiß, wie künstliches Material aussehen muss, damit sich Zellen auf ihm wohlfühlen.

Die Dritte im Bund ist Dr. Rylie Green, Wissenschaftlerin am Department of Bioengineering der Faculty of Engineering des Imperial College London. Ihre Spezialität ist die Herstellung von elektrisch leitfähigen Polymeren und Biomaterialien.

An der Schnittstelle von Makro- und Nano-Welt

Mit rund 700.000 Euro finanziert die Volkswagen-Stiftung das Forschungsprojekt in den kommenden drei Jahren. Ziel der Initiative ist die „Verknüpfung molekularer oder nanoskaliger Einheiten zu komplexeren Funktionssystemen mit makroskopisch nutzbaren Effekten“, wie die Stiftung schreibt.

Zwar entwickeln Wissenschaftler seit etlichen Jahren schon neue Materialien und Komponenten mit herausragenden Eigenschaften im Nanometerbereich. „Bislang sind dies vor allem Einzelkomponenten, während größere Anwendungen basierend auf diesen Bausteinen immer noch die Ausnahme bilden“, so die Stiftung. Mit ihrer Förderinitiative will sie dazu beitragen, „die fehlende Schnittstelle zwischen der makroskopischen und der Nano-Welt zu schaffen“.

„Unser Ziel ist es, wenige Mikrometer große Objekte zu erzeugen, die sich bewegen können, wenn sie elektrisch stimuliert werden“, beschreibt Paul Dalton das Vorhaben des neuen Forschungsverbunds. Erforderlich dafür sei die Kombination von leitfähigen Polymeren, aktuellen materialwissenschaftlichen Erkenntnissen und einer fortgeschrittenen 3D-Drucktechnik. Nur durch geschickte Kombination dieser Techniken und Materialien ließe sich diese Herausforderung bewältigen.

Muskelfasern aus dem Labor

Eine Faser, die sich zusammenziehen und wieder ausdehnen kann, wenn sie elektrisch stimuliert wird: Wer dabei an einen künstlichen Muskel denkt, liegt nicht völlig falsch. „Solch ein Ziel liegt allerdings noch in einiger Ferne“, sagt Robert Luxenhofer. Trotzdem soll die Entwicklung der Forscher aus Würzburg und London in absehbarer Zeit in der regenerativen Medizin zum Einsatz kommen.

„Damit sich Zellen im Labor zu speziellen Geweben oder Organen entwickeln, benötigen sie unter anderem eine Umgebung, die der natürlichen möglichst ähnlich ist“, sagt Robert Luxenhofer. Damit aus Muskelzellen Muskelstränge werden, müssen demnach regelmäßig Kräfte auf die Zellen einwirken, die sie mal dehnen, mal stauchen. Oder, anders formuliert: Sie brauchen dauerhaft mechanischen Stress. Das könnten in Zukunft die Gerüste leisten, an denen die drei Wissenschaftler nun arbeiten.

Weitere Einsatzgebiete

Weitere Einsatzgebiete solch elektroaktiver Gewebe sind mikroskopische Sensoren. Dort können sie bei minimalstem Platzaufwand, beispielsweise eingebettet in künstliche Haut, dafür sorgen, dass Roboter in Zukunft besser fühlen können.

„Coaxial 3D printing of actuating electroactive scaffolds for muscle regeneration“: So lautet der genaue Titel des neuen Forschungsprojekts. Paul Dalton ist sich ziemlich sicher, dass am Ende ein „radikal neues funktionales makroskopisches System“ stehen wird, dessen Einsatzmöglichkeiten heute noch gar nicht überschaubar sind.

Kontakt

Prof. Dr. Paul Dalton, T: (0931) 201-74081, paul.dalton@fmz.uni-wuerzburg.de

Prof. Dr. Robert Luxenhofer, T: (0931) 31-89930, robert.luxenhofer@uni-wuerzburg.de

Gunnar Bartsch | Julius-Maximilians-Universität Würzburg

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Materialwissenschaften:

nachricht Lasertests unter Tiefsee-Bedingungen am LZH
19.06.2018 | Laser Zentrum Hannover e.V.

nachricht Dem Fettfinger zu Leibe rücken: Neuer Nanolack soll Antifingerprint-Oberflächen schaffen
15.06.2018 | Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Materialwissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Im Focus: First real-time test of Li-Fi utilization for the industrial Internet of Things

The BMBF-funded OWICELLS project was successfully completed with a final presentation at the BMW plant in Munich. The presentation demonstrated a Li-Fi communication with a mobile robot, while the robot carried out usual production processes (welding, moving and testing parts) in a 5x5m² production cell. The robust, optical wireless transmission is based on spatial diversity; in other words, data is sent and received simultaneously by several LEDs and several photodiodes. The system can transmit data at more than 100 Mbit/s and five milliseconds latency.

Modern production technologies in the automobile industry must become more flexible in order to fulfil individual customer requirements.

Im Focus: ALMA entdeckt Trio von Baby-Planeten rund um neugeborenen Stern

Neuartige Technik, um die jüngsten Planeten in unserer Galaxis zu finden

Zwei unabhängige Astronomenteams haben mit ALMA überzeugende Belege dafür gefunden, dass sich drei junge Planeten im Orbit um den Säuglingsstern HD 163296...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Simulierter Eingriff am virtuellen Herzen

18.06.2018 | Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz – Schafft der Mensch seine Arbeit ab?

15.06.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Asteroidenforschung in Garching

13.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Überdosis Calcium

19.06.2018 | Medizin Gesundheit

Lasertests unter Tiefsee-Bedingungen am LZH

19.06.2018 | Materialwissenschaften

Neuer Abwehrmechanismus gegen Sauerstoffradikale entdeckt

18.06.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics