Chemie & Life Sciences

Polymere in der Biomedizin und Elektronik

Ein Forschungsgebiet, zwei Anwendungsfelder

21.10.2010 -

Vom 3.-5. Oktober hat die GDCh-Tagung Polymers in Biomedicine and Electronics" an der Freien Universität Berlin stattgefunden. Zu Beginn der Veranstaltung, die gemeinsam von der GDCh-Fachgruppe Makromolekulare Chemie und dem Berlin-Brandenburgischen Verband für Polymerforschung ausgerichtet wurde, standen Preisverleihungen auf dem Programm. Mit dem mit 5.000 € dotierten Reimund-Stadler-Preis der Fachgruppe Makromolekulare Chemie wurde Prof. Jürgen Groll von der Universität Würzburg, ausgezeichnet.

Im Alter von 34 Jahren wurde Groll in diesem Jahr an die Universität Würzburg berufen, wo er seit August den Lehrstuhl für Funktionswerkstoffe in der Medizin innehat. Groll hat an der Universität Ulm Chemie studiert, 2004 an der RWTH Aachen promoviert. Dort war er anschließend als Arbeitsgruppenleiter Polymerchemie und Biomaterialien sowie auch als Forscher bei Sustech in Darmstadt tätig. Mit dem Reimund-Stadler-Preis werden Grolls hervorragende wissenschaftliche Leistungen bei der Entwicklung von Polymeren für biofunktionelle Beschichtungen, dreidimensionale Zellkulturträger und Hydrogele gewürdigt. Funktionswerkstoffe für die Medizin werden dringend gebraucht - vom Verschließen von Wunden bis zu künstlichen Hüftgelenken.
Auch am Mainzer Max-Planck-Institut wird dazu geforscht, und herausragenden jungen Wissenschaftlern, die mit wenig Mittel aus dem Ausland nach Deutschland kommen, sollen hier und an anderen Forschungsinstitutionen Entfaltungsmöglichkeiten gegeben werden. Das Georg-Manecke-Stipendium ist eine einmalige Chance dafür. Es unterstützt junge Wissenschaftler, die auf dem Gebiet der makromolekularen Chemie, insbesondere für die praktische Anwendung makromolekularer Stoffe in der Biochemie und Biotechnologie, präparativ arbeiten. Das Stipendium über 8.000 € zur Verlängerung ihres Forschungsaufenthalts bei Prof. Katharina Landfester am Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz erhielt die Ukrainerin Nadiya Solomko.

Organischen Materialien für die Medizin
Vom Wyss Institute of Biologically Inspired Engineering an der Harvard University in Boston reiste Prof. Donald E. Ingber zur Berliner Tagung an, um in einem Plenarvortrag darüber zu sprechen, wie man, von der Struktur einer lebenden Zelle ausgehend und inspiriert von der Biologie, zu organischen Materialien für die Medizin gelangen kann. Schlüsselbedeutung, um die Funktion von Zellen, Geweben und Organen zu verstehen, hat die Untersuchung der Strukturen und Mechanismen auf molekularer Ebene. Die Prinzipien des molekularen Aufbaus zu entdecken, erfordert mehr als nur Strukturaufklärung im herkömmlichen analytisch-chemischen Sinn. Wechselwirkungen innerhalb der molekularen Strukturen, die beispielsweise durch Verschiebung elektrischer Ladungen entstehen, können die Molekülarchitektur erheblich beeinflussen. Hier steht man erst am Anfang der Forschung.

Polymere "Nanotransporter"
Das wurde auch im Vortrag von Prof. Kazunori Kataoka von der University of Tokyo deutlich. Im Fokus seiner Forschung steht das Drug Targeting, also die gezielte Abgabe von Wirkstoffen im Körper. Synthetische polymere Materialien spielen dabei schon heute eine große Rolle. Wenn man ihre Funktionalität gegenüber biologischen Materialien aber verbessern kann, wenn man also die Wechselwirkungen der Materialien im Körper besser versteht, kann es beispielsweise in der Behandlung von Krebserkrankungen zu deutlichen Fortschritten kommen. Um innerhalb der Zelle Wirkstoffe gezielt an den gewünschten Wirkort zu bringen, sind supramolekulare oder polymere "Nanotransporter" erforderlich. Der Weg des Wirkstoffs in der Zelle kann mit Fluoreszenzspektroskopie verfolgt werden. Um diesen weiter zu optimieren, muss die Chemie der polymeren Nanostrukturen optimiert werden.

Polymere in der Optoelektronik
Funktionswerkstoffe aus den Labors der Polymerchemiker kommen aber auch in der Elektronik, der Optik oder der Informationstechnologie zum Einsatz und waren das zweite große Themenfeld der Berliner Tagung. Ein prominenter Vortragender zum Thema halbleitende Polymere in der Optoelektronik war Sir Richard Friend, Professor in der Optoelectronics Group der University of Cambridge (GB). Im Fokus seines Interesses steht der lichtgenerierte Transport elektrischer Ladungen in diesen Materialien, die beispielsweise als organische Photodioden in der Photovoltaik Anwendung finden. Hier ist die Zusammenarbeit zwischen Physikern und Chemikern besonders wichtig, um zu geeigneten Materialien zu gelangen, die helfen, die Energieversorgung der Zukunft sicherzustellen.
Auch für die chemische Industrie ist dies ein ganz wichtiges Forschungsfeld, was ein weiterer Plenarvortagender der Tagung, Dr. Thomas Geelhaar von der Merck KGaA deutlich machte. Er sprach über Materialentwicklungen für die organische Elektronik am Beispiel der weltweiten Forschungsaktivitäten von Merck zu organischen halbleitenden und lichtemittierenden Materialien. Damit diese beispielsweise in organischen Dünnfilm-Transistoren (OTFT), organischen lichtemittierenden Dioden (OLED) und organischen Solarzellen (OPV) zum Einsatz kommen können, ist die Zusammenarbeit mit den Herstellerfirmen solcher elektronischer bzw. elektrischer Bauelemente, den Kunden des Chemieunternehmens, von großer Bedeutung. 

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