Im neuen Graduiertenkolleg „The Biological Making of Materials“ (GRK) erforschen bis zu 20 Doktorandinnen und Doktoranden, wie Organismen funktionelle Materialien erzeugen und deren Eigenschaften präzise steuern. Dieses Verständnis natürlicher Materialprozesse soll den Weg für nachhaltige, bioinspirierte Werkstoffe ebnen. Das GRK verbindet Expertise aus Biologie, Chemie, Physik, Materialwissenschaft und Mathematik. Es wird von Yael Politi (B CUBE – Center for Molecular Bioengineering, TU Dresden) als Sprecherin und Franziska Knopf (CRTD – Center for Regenerative Therapies Dresden & Medizinische Fakultät, TU Dresden) als Co-Sprecherin geleitet. Insgesamt arbeiten fünfzehn Projektleitende über fünf Jahre hinweg in diesem interdisziplinären Programm zusammen, um allgemeine und spezialisierte biologische Strategien der Materialbildung zu entschlüsseln und neue Ansätze für nachhaltige Materialtechnologien zu entwickeln.

Brücke zwischen Bio- und Materialwissenschaften

Organismen erzeugen eine Vielzahl funktioneller Materialien, die sie im Wesentlichen aus einfachen Grundbausteinen wie Zuckern, Proteinen und Mineralien zusammensetzen. Diese „biologischen Materialien“ entstehen unter natürlichen Bedingungen – in wässriger Umgebung sowie bei normalem Druck und normaler Temperatur – und eignen sich daher als Vorbilder für die Entwicklung und Produktion bioinspirierter Werkstoffe. Für eine nachhaltige Materialherstellung braucht es eine neue Generation von  „Materialbiologen“ aus der Forschung und aus Unternehmen, die interdisziplinär arbeiten und die Verbindung zwischen Bio- und Materialwissenschaften stärken. Sie sollen biologische Strategien zur Materialsynthese erkennen und verstehen, sodass diese in zukünftige Innovationen und nachhaltige Technologien überführt werden können.

„Auf diese Weise stellt unser Graduiertenkolleg ein Qualifizierungsprogramm dar, das speziell darauf ausgelegt ist, die Lücken zwischen den Lebenswissenschaften und den Materialwissenschaften zu schließen, indem es eine grundlegende Ausbildung in beiden Bereichen bietet“, sind sich Politi und Knopf einig.

Von Schwämmen bis zu Zebrafischen

Das GRK wird die Entstehung biologischer Materialien – etwa Kutikula-Proteine von Spinnen und Fliegen, biogene Kristalle im Zebrafisch, die Siliziumdioxid-Zellwände von Kieselalgen oder Glasskelette von Schwämmen untersuchen. Mithilfe mathematischer Modelle sowie biochemischer, biophysikalischer und molekularbiologischer Methoden sollen die grundlegenden Prinzipien ihrer Bildung entschlüsselt werden. Angela Rösen-Wolff, Prorektorin Forschung und Technologietransfer an der TUD, findet: „Das neu eingeworbene Graduiertenkolleg zeigt eindrucksvoll, wie kollaboratives und interdisziplinäres Forschen an der TUD im Sinne der Spitzenforschung verwirklicht wird.“

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