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Interdisziplinäre Forschung in der Molekularen Bionik

Mit der Ausschreibung der Fördermaßnahme ‚Molekulare Bionik‘ betrat das Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg Neuland. Gefordert waren interdisziplinäre Ansätze, bei denen die Prinzipien der Biologie ingenieurwissenschaftlich oder chemisch-physikalisch umgesetzt und damit nutzbar gemacht werden. Acht Verbundprojekte aus den Themengebieten Klebemechanismen und Materialforschung einschließlich Materialien für das Tissue Engineering, chemische Katalyse und Biokatalyse, Energieerzeugung und -speicherung, Chiptechnologie und Optik wurden durch einen unabhängigen Gutachterkreis ausgewählt. Auf Empfehlung der Gutachter trafen sich die Geförderten, um ihre unterschiedlichen Ansätze im Bereich der Molekularen Bionik zu präsentieren und zu diskutieren.

In Baden-Württemberg gibt es schon seit längerem eine starke Forschung im Bereich Bionik: Mit dem Kompetenznetz Biomimetik unter Leitung von Prof. Dr. Thomas Speck und Frau Dr. Speck verfügt Baden-Württemberg über die aktivste und nach außen sichtbarste Gruppierung der deutschen Bionik-Szene. Ein Ziel der eintägigen Veranstaltung am 11. November 2009 war, diese Expertise ebenfalls einzubeziehen. Etwa 50 Wissenschaftler trafen sich zum intensiven Erfahrungsaustausch in Freiburg. Prof. Speck und Dr. Speck unterstützten den Tag inhaltlich und organisatorisch. Wissenschaftler aller acht geförderten Projekte waren vertreten und präsentierten in halbstündigen Vorträgen ihre Vorhaben und erste Forschungsergebnisse.

Übersicht über die geförderten Themen und Referenten:

  • Peptidbasierte Dioden als Basis eines Bionik-inspirierten synthetischen Photosystems
    PD Dr. Frank Breitling (Deutsches Krebsforschungszentrum, Abteilung Chipbasierte Peptidbibliotheken, Heidelberg)
  • Strategien zum optimierten Lichtmanagement am Beispiel mariner Symbionten
    Prof. Dr. Raimund Hibst (Institut für Lasertechnologien in der Medizin und Messtechnik, Universität Ulm)
  • Leichte Energiespeicher für mobile und fliegende Systeme
    Prof. Dr. Bernd Kröplin (Institut für Statik und Dynamik der Luft- und Raumfahrtkonstruktionen, Universität Stuttgart)
  • Entwicklung biomimetischer Katalysatoren zur Methanolsynthese
    Prof. Dr. Dirk Volkmer (Anorganische Chemie II, Institut für Materialien und Katalyse, Universität Ulm)
  • Komplexe Haftsekrete wirbelloser Organismen als Vorbild für biomimetisch inspirierte Adhäsionssysteme
    Prof. Dr. Oliver Betz (Zoologisches Institut, Universität Tübingen)
  • Molekulare Bionik als Grundlage für die Entwicklung form- und stoffschlüssiger, intelligenter Klebeverbindungen
    Prof. Dr. Thomas Speck (Institut für Biologie II, Botanischer Garten, Universität Freiburg
  • Demosin-Mimetika für die Entwicklung eines synthetischen Elastinersatzes (SynElast)
    Prof. Dr. Sabine Laschat (Institut für Organische Chemie, Universität Stuttgart)
  • Biomimetische Aptamer-Co-Polymere als künstliche, strukturbildende Extrazellulärmatrix für die regenerative Medizin
    PD Dr. Hans Peter Wendel (Klinik für Thorax-, Herz- und Gefäßchirurgie, Universitätsklinikum Tübingen)
Dr. Renate Fischer vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg begrüßte die Teilnehmer. © BIOPRO/Kindervater
Bei der Begrüßung erklärte Dr. Renate Fischer vom Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg wie das Programm zustande kam: „Im Rahmen der - erfolgreichen - Bewerbung der BIOPRO Baden-Württemberg für eine Bundesförderung im Programm „BioIndustrie 2021“ mit dem Thema Biopolymere/Biowerkstoffe schien es sinnvoll, dass die ‚pipeline‘ des neuen Clusters nachgefüllt und neue Ideen in Verbundforschungsprojekte der Biokunststoffforschung eingespeist werden können. ... Im Endeffekt erwies sich die Idee, mit dem Förderprogramm ausschließlich eine wissenschaftliche Pipeline für den Biokunststoffcluster aufzubauen als unrealistisch, da sich nur ein kleiner Teil der eingegangenen Anträge mit dem Thema Biokunststoff beschäftigte und andererseits sehr viele förderwürdige Anträge aus anderen Bereichen eingingen. Mit den acht nun zur Förderung vorgeschlagenen Projekten zeigt sich das weite Spektrum der molekularen Bionik. Und auch wenn die Projekte aus unterschiedlichen Fächern kommen - eines ist ihnen allen gemeinsam: die noch unkonventionelle - nämlich bionische - Herangehensweise. So erhoffen wir uns von dem von den Gutachtern angeregten Austausch aller Projektpartner auch wegen Ihrer - also aller Projektpartner - Bereitschaft zu unkonventionellem Denken erhebliches Synergiepotenzial für das Programm.“

Die ,,Molekulare Bionik" soll eine erkenntnisbasierte Brücke bauen zwischen den Struktur bildenden Prozessen in der Welt biologischer Systeme, der makromolekularen Betrachtung des molekularen Aufbaus derartiger Strukturen sowie der Ableitung und/oder Anwendung von nanoskopischen Effekten von Molekülverbünden, die der eigentlichen Struktur zusätzliche materialspezifische Eigenschaften geben.

Dr. Arnulf Hache vom Projektträger Jülich zog nach Ablauf der Vorträge ein begeistertes Fazit. © BIOPRO/Kindervater

„Der Begriff „Molekulare Bionik“ entstand, als ich mich im Rahmen der Antragstellung im Clusterwettbewerb „BioIndustrie 2021“ mit biobasierten Kunststoffen und Bio-Materialen auseinandergesetzt habe“, so Dr. Ralf Kindervater. „Hier standen sich die komplexe Welt der Biologie und die der atomar/molekular definierten Chemie gegenüber. Über die Definition der Bionik, dem Lernen aus biologischen Systemen und der Ableitung von skalierten Anwendungslösungen, kam mir die Idee, aus molekularen Strukturelementen bio-basierter Polymere auf neue Kunststoff-Materialen zu schließen. Die Ergebnisse der Ausschreibung und die jetzt gestarteten Projekte zeigen, dass dieser Gedankenansatz über die Biopolymere hinaus noch viel weiter greift. Ich bin stolz, mit meinen theoretischen Überlegungen eine derartige Vielzahl von interdisziplinären Projekten angeregt zu haben und danke dem Ministerium für Wissenschaft und Kunst dafür, diesen interdisziplinären Ansatz unterstützt zu haben, ganz nach dem Motto: „das Unerwartete erwarten“.

Seiten-Adresse: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/de/fachbeitrag/pm/interdisziplinaere-forschung-in-der-molekularen-bionik/