Neue Materialien durch Lichtblitze
Gleich drei Forscher vom UDE-Center for Nanointegration erhalten DFG-Förderung zu Nanostrukturen für medizinische und technische Anwendungen.
Die Cenide-Forscher der Universität Duisburg-Essen, Stephan Barcikowski, Matthias Epple und Nils Hartmann vereint das gemeinsame Oberthema „Optisch erzeugte Sub-100nm Strukturen für biomedizinische und technische Applikationen“. Ihnen geht es um die Herstellung neuer Materialien für die Medizin und Technik. Dabei verwenden sie Laserpulse, die nur wenige Billiardstel einer Sekunde lang sind. Durch die kurze Dauer lassen sich mikroskopisch kleine Strukturen erzeugen, die sich zum Aufbau von Materialien mit neuen Eigenschaften nutzen lassen.
Abb.: 80.000-fach vergrößert: Nanopartikel auf nanostrukturierter Oberfläche (Bild: UDE)
Die Arbeitsgruppe um Nils Hartmann erzeugt dünne, organische Beschichtungen von nur ein bis zwei Nanometern Dicke, die mit dem Laser bearbeitet werden, um darauf beispielsweise dicht gepackte Biomoleküle aufzubauen. Diese „Bio-Arrays“ nutzen Mediziner zur schnellen Analyse in der Diagnostik.
Ebenfalls in winzigsten Dimensionen beginnt die Arbeit von Matthias Epple: Ein Laserimpuls fräst Rillen auf eine Oberfläche. Mit den anschließend in diese Rillen gesetzten Nanopartikeln lässt sich der Einfluss der Nanostrukturierung auf die biologische Aktivität der Oberfläche analysieren. Diese Untersuchungen zeigen auf grundlegender Ebene, wie Nanostrukturen und Gewebe – etwa bei Implantaten – miteinander reagieren.
Bei der Forschung von Stephan Barcikowski ist die Wirkung der Nanopartikel auf den menschlichen Organismus erwünscht: Er stellt in seinen Labors per Laserabtragung Zink-Nanopartikel her, die – in ein Gel eingebettet – helfen sollen, Brandwunden zu behandeln. Zink wirkt antibakteriell und beschleunigt die Wundheilung.
Obwohl die drei Wissenschaftler alle in der Fakultät für Chemie lehren und forschen, befassen sie sich in ihren Projekten also in interdisziplinärer Weise mit Fragen aus der Lasermaterialbearbeitung, der Kolloid- und Oberflächenchemie bis hin zu Anwendungen in der Biotechnologie und Medizin. Dabei kooperieren sie eng mit Wissenschaftlern der Universitäten Bochum, Aachen und Hannover sowie mit dem Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik in St. Ingbert.
UDE / OD
