DFG-Forschungsgruppe entwickelt schaltbare Polymergele

Von den Grundlagen zur Anwendung:

DFG genehmigt zweite Förderperiode zur Erforschung von Polymergelen mit kontrollierter Netzwerkstruktur – Biomaterialien im Fokus.

Die Forschungsgruppe „Adaptive Polymergele mit kontrollierter Netzwerkstruktur“ geht in die nächste Runde: Nach Abschluss der ersten, eher grundlagenorientierten Projektphase beginnt für die vormals sieben und inzwischen acht Partnerinnen und Partner nun die zweite Periode mit einer mehr anwendungsorientierten Ausrichtung. „Wir freuen uns sehr über die Zusage der Deutschen Forschungsgemeinschaft, uns für weitere drei Jahre zu fördern. Die erste Halbzeit war stark von der Pandemiesituation geprägt, die uns wegen der Laborschließungen betroffen hat“, sagt Prof. Dr. Sebastian Seiffert, Sprecher der Gruppe von der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU). „Nun werden wir in der zweiten Halbzeit den Fokus auf die Anwendungen mit einem Schwerpunkt bei Biomaterialien legen.“ Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) stellt den Projektpartnern dafür 2,3 Millionen Euro zur Verfügung.

Bei Polymeren handelt es sich um Stoffe, die aus vielen, oft gleichen Bausteinen aufgebaut sind wie zum Beispiel Eiweiße oder Kunststoffe. Das Forschungsprojekt konzentriert sich auf weiche Polymermaterialien, die zugleich aus wasserabweisenden und wasserliebenden Bausteinen bestehen. Die Bausteine bilden eine gemeinsame Netzwerkstruktur und können sowohl in Wasser als auch in organischen Lösungsmitteln quellen – und sind damit für unterschiedliche Stoffe durchlässig. Solche Polymergele eignen sich für viele verschiedene Anwendungen, etwa als schaltbare Zellsubstrate oder antimikrobielle Beschichtungen.

Enge Zusammenarbeit schafft Basis für neue Erkenntnisse

Zunächst standen die grundlegenden Fragen zur Nano- und Mikrostruktur der Polymergele im Vordergrund. „Wie können wir verstehen, wie die Struktur der Gele zustande kommt? Ist die Herstellungsgeschichte dafür entscheidend oder sind es vielmehr die herrschenden Umgebungsbedingungen?“, beschreibt Sebastian Seiffert die Aufgabenstellung. Die Art und Weise der Strukturbildung kann dafür verantwortlich sein, wie die Eigenschaften des Materials ausfallen, beispielsweise die mechanische Beschaffenheit oder die Transporteigenschaften.

Nachdem die Grundlagen der sogenannten amphiphilen Conetzwerke erforscht wurden und entsprechende Publikationen erfolgt sind, geht es im nächsten Schritt zum Materialdesign. Schwerpunktmäßig werden die künftigen Arbeiten in Richtung Biomaterialien ausgerichtet, wie zum Beispiel Gewebezüchtungen für die Biotechnologie oder Biomedizin. Auch hier arbeiten die Kooperationspartner eng zusammen: „Wir ergänzen uns hervorragend in unserer jeweiligen Expertise und können so das Wissen bündeln und die Teilprojekte verzahnen“, sagt Seiffert, Professor für Physikalische Chemie der Polymere an der JGU. „In Einzelprojekten wäre es nicht möglich, derartige neue Erkenntnisse über amphiphile Conetzwerke zu erhalten.“ Beteiligt sind im Einzelnen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Leibniz-Instituts für Polymerforschung Dresden (IPF), der Friedrich-Schiller-Universität Jena, der Universität Stuttgart, der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, der TU Darmstadt – und neu in der zweiten Förderperiode auch der Leibniz Universität Hannover.

In DFG-Forschungsgruppen arbeiten herausragend ausgewiesene Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler gemeinsam an einer besonderen Forschungsaufgabe. Das Projekt muss sowohl hinsichtlich der wissenschaftlichen Qualität als auch der Originalität internationales Niveau erreichen.

Bildmaterial:
https://download.uni-mainz.de/presse/09_chemie_dfg_forschungsgruppe_polymergele_…
Hydrogele unterschiedlicher Steifigkeit für die Kultur von Säugerzellen in 2-D- (links) und 3-D-Umgebungen (rechts)
Foto/©: Marie Weinhart, Leibniz Universität Hannover

Weiterführende Links:
https://www.for2811.uni-mainz.de/ – „Adaptive Polymer Gels with Model-Network Structure” an der JGU
http://www.seiffert-group.de – Seiffert Group
https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/397384169?context=projekt&task=showDeta…; – DFG-Forschungsgruppe „Adaptive Polymergele mit kontrollierter Netzwerkstruktur“

Podcast:
https://forschungsprofil.uni-mainz.de/minds-of-mainz/ – “Vom Hörsaal in den Alltag – wie hilft uns Wissenschaft ganz praktisch?“ Podcast mit Prof. Dr. Sebastian Seiffert

Lesen Sie mehr:
https://www.uni-mainz.de/presse/aktuell/13761_DEU_HTML.php – Pressemitteilung „Mainzer Forscher an mit Bundesmitteln gefördertem Projekt zur Meerwasserentsalzung am Persischen Golf beteiligt“ (01.06.2021)
https://www.uni-mainz.de/presse/aktuell/8596_DEU_HTML.php – Pressemitteilung „Neue DFG-Forschungsgruppe untersucht Mikrostruktur von schaltbaren Polymergelen“ (23.05.2019)

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Sebastian Seiffert
Physikalische Chemie der Polymere
Institut für Physikalische Chemie
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
55099 Mainz
Tel. +49 6131 39-23887
E-Mail: sebastian.seiffert@uni-mainz.de
https://www.polymer-phys.chemie.uni-mainz.de/prof-dr-s-seiffert/