Das Institut für Bioprozess- und Analysenmesstechnik e. V. ist ein außeruniversitäres Forschungsinstitut des Freistaates Thüringen und An-Institut der TU Ilmenau. Im Rahmen unseres Forschungsprofils „Biotechniques at Interfaces“ werden Themen der anwendungsorientierten Vorlaufforschung auf dem Gebiet technischer Systeme für die Lebenswissenschaften bearbeitet. Die Untersuchung, Veränderung und Nutzung von Grenzflächen und Grenzflächeneffekten zielt auf die Optimierung von Methoden, Verfahren, Geräten, Anlagen, Ausstattungen und Produkten für die Biotechnologie, Medizin und angrenzende Gebiete. Zentrales Thema ist dabei das Disease Modeling mit dem Fokus auf dem Engineering molekularer und zellulärer Verfahren für die personalisierte Medizin.

Thema
Scaffold-basierte 3D-Zellträgerstrukturen besitzen ein großes Potential für die regenerative Medizin, wie z.B. bei der Generierung patientenspezifischer Implantate, der Simulation der Mikroumgebung von Tumoren oder für die Applikation als Biosensoren. Für die Etablierung einer tumorähnlichen Mikroumgebung sind dabei sowohl die strukturellen und biochemischen Eigenschaften wie auch die physikochemischen Eigenschaften von großer Bedeutung. Meist werden Hydrogele, wie Gelatine, Alginat, Hyaluronsäure oder Polyethylenglycol für die Herstellung der artifiziellen Tumormikroumgebung verwendet. Für die Herstellung einer stabilen 3D-Struktur aus den (Bio)Polymeren spielen insbesondere deren viskoelastische Eigenschaften eine große Rolle. Weiterhin sollten die Polymere über ausreichend funktionelle Gruppen verfügen, mit denen es möglich ist über einfache Vernetzungsstrategien Hydrogele herzustellen. Die Edukte für diese Vernetzungsreaktionen sollten dabei eine hohe Biokompatibilität ausweisen.

Daher liegt der Schwerpunkt dieser Arbeit in der Etablierung eines Parametersetups für den 3D Druck von Hydrogelen. Als Materialsystem dient dabei Alginat und Gelatine-Methacrylat. Neben der Synthese von Gelatine-Methacrylat erfolgt die Bestimmung der Temperaturabhängigkeit der Viskosität unterschiedlicher Zusammensetzungen an Gelatine-Methacrylat und Alginat. Anschließend erfolgt die Etablierung eines Parameterprotokolls für die Herstellung von Scaffolds mittels der 3D-Biodruckanlage. Dabei sollen Parameter wie Temperatur, Düsendurchmesser, Druck, sowie Strangabstände optimiert werden. Die Vernetzung erfolgt mittels CaCl2. Die Scaffolds werden dann hinsichtlich ihrer Stabilität unter Zellkulturbedingungen getestet.

Arbeitsschwerpunkte

• Bestimmung der Viskosität verschiedener Alginat/Gelatine-Methacrylat Zusammensetzungen mittels Rheologie
• Etablierung der Parameter für den 3D-Druck ausgewählter Alginat/Gelatine-Methacrylat Mischungen
• Optimierung der CaCl2 Konzentration zur Alginat-Vernetzung
• Analyse der mechanischen Eigenschaften der Scaffolds in Abhängigkeit von der CaCl2 Konzentration
• Testung der Stabilität der Alginat/Gelatine Scaffolds unter Zellkulturbedingungen

Anforderungen
Als geeignete(r) Kandidat(in) befinden Sie sich in der Ausbildung zum Chemiker, Biotechnologen oder Biologen und verfügen über erste Erfahrungen in der experimentellen Laborpraxis. Darüber hinaus haben Sie ein großes Interesse an interdisziplinären naturwissenschaftlichen Themen. 

Kontakt: Prof. Dr. Klaus Liefeith,  Tel.: +49 (0) 3606 / 671 - 0