Schichtweise in eine zellfreie Zukunft

// 12.04.2019

Die vierte LRC-Sommerschule stand im Zeichen der Ingenieurswissenschaften.

Die vierte Sommerschule für die Nachwuchswissenschaftler des LRC fand vom 03. bis 05. April 2019 in Dresden statt. Die Organisation übernahm das Team um Julian Thiele am Leibniz-Institut für Polymerforschung (Leibniz-IPF).

Die von Julian Thiele geleitete LRC-Nachwuchsgruppe „Synthetische Polymer-Mikroreaktoren“ in Dresden beschäftigt sich vor allem mit der additiven Fertigung mikrofluidischer Flusszellen mittels modernen 3D Druck-Verfahren sowie mit dem Design von multifunktionellen Polymeren und Hydrogelen für die zellfreie Biotechnologie.

So standen im Mittelpunkt der diesjährigen Sommerschule die Herstellung mikrofluidischer Chips einerseits mit herkömmlichen Technologien wie der Foto- und Softlithografie und andererseits mittels neuesten 3D-Druckverfahren. „Dies führte mir die Vorteile des 3D-Druckens eindrucksvoll vor Augen, wie zum Beispiel die höhere Auflösung und besseren Materialeigenschaften, z. B. glatte Oberflächen.“ so Johann Kufs, ausgebildeter Biotechnologe und Doktorand am Leibniz-HKI Jena. Auch Biochemiker Eugen Schell vom Leibniz-IPB Halle, der erst seit sechs Monaten im Leibniz Research Cluster arbeitet, profitierte von der Sommerschule in Dresden: „Ich kann jetzt die Möglichkeiten, aber auch Grenzen dieser Technologien besser einschätzen.“ Darüber hinaus nutzte er die Gelegenheit, mit Kollegen der anderen Gruppen ins Gespräch zu kommen.

Des Weiteren konnten die Teilnehmer mit Hilfe mikrofluidischer Strukturen die Bildung von Tröpfchen aus Hydrogel steuern, an die später Enzyme immobilisiert wurden, eine grundlegende Voraussetzung für das erklärte Ziel des LRC,  biosynthetische Reaktionen außerhalb lebender Zellen zu katalysieren. Die Enzyme für diesen Versuch brachte die promovierte Biochemikerin Sandra Höfgen vom Leibniz-HKI Jena mit. Für sie knüpfte die Dresdner Sommerschule inhaltlich sehr gut an die Dortmunder Sommerschule 2017 an.

Die Doktorandin Xiong Xinhong vom Leibniz-Institut für Neue Materialien (Leibniz-INM) schätzt die diesjährige Sommerschule vor allem wegen der Einblicke in die Mikrofluidik: „Besonders beeindruckt hat mich die Herstellung der Hydrogelpartikel mit Hilfe eines Mikrofluidikreaktors. Für mich als Materialwissenschaftlerin war es extrem hilfreich, das Immobilisieren von Proteinen an die Hydrogelpartikel eigenhändig durchführen zu können. Durch die dabei entstehenden Diskussionen mit den biochemisch ausgebildeten Teilnehmern des Leibniz-HKI Jena und des Leibniz-IPB Halle verbesserte sich mein Verständnis von Proteinen grundlegend und ich kann dies nun zur Überwindung einiger Hürden in meinem eigenen Immobilisierungsansatz nutzen.“

Im Vorfeld der SummerSchool 2019 trafen sich alle Nachwuchsgruppenleiter und Postdocs im Rahmen eines Fortschrittworkshops, um den in den jeweiligen Gruppen erreichten Technologiestand zu besprechen und aufgrund dessen gemeinsame, neue Ansätze zu entwickeln. Das gemeinsame Ziel des LRC, die wissenschaftliche Grundlage für die zellfreie Produktion von Wirkstoffen zu schaffen, soll dabei nicht nur erfüllt, sondern sogar erweitert werden.

Die nächste Sommerschule wird voraussichtlich im September 2019 am Leibniz-INM in Saarbrücken stattfinden. Die Teilnehmer werden komplexe Strukturen gestalten, die aus einer strukturierten Oberfläche mit geometrisch angeordneten Hohlsäulen (Kanäle) und einem weichen Aktorsystem bestehen, das die Kanäle umschalten kann. Dabei werden (1) verschiedene Aktormaterialien, wie smarte Hydrogele, Flüssigkristall-Elastomere, Magnet-Verbundstoffe vorgestellt, (2) die Grenzschichtadhäsion zwischen verschiedenen Materialien studiert und (3) Meso-/Mikrofabrikationstechnologien untersucht.

Bildquelle: Carola Graf (Leibniz-IPF Dresden)

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