Metamaterialien / Biologische Zellen

Masterarbeit

AG Wegener

Institut für Angewandte Physik

Prof. Dr. M. Wegener

Das Wachstum und Verhalten biologischer Zellen wird beeinflusst durch die mechanische Umgebung der Zellen (E.D. Lemma et al., Adv. Mater. 31, 1808110 (2019)). Hier soll die Möglichkeit erforscht werden, die mechanischen Eigenschaften der Umgebung durch designte 3D mechanische Metamaterialien (M. Kadic et al., Nature Rev. Phys. 1, 198 (2019)) maßzuschneidern (z.B. auxetisch, chiral, oder anisotrop). Hierbei ist kritisch, dass die erforderlichen Kräfte auch wirklich von den Zellen aufgebracht werden können, d.h., es sind ungewöhnlich weiche Konstituenten bzw. Photolacke erforderlich. Neuartige Lacke, die diese Bedingung erfüllen und zugleich gut mittels 3D Multiphotonen-Laserlithografie strukturiert werden können, sind kürzlich verfügbar geworden.

In dieser Masterarbeit sollen auf dieser Basis 3D mikrostrukturierte Metamaterial-Strukturen designt und selbst hergestellt und vorcharakterisiert werden. Hierbei ist insbesondere daran gedacht, die effektiven mechanischen Eigenschaften systematisch zu variieren. In Zusammenarbeit mit der Biologie sollen weiterhin in der Masterarbeit Experimente zum Zellwachstum und Zellverhalten mit diesen Strukturen durchgeführt werden. Hierbei erfolgt die Analyse mittels optischer Mikroskopie.