Mechanische Analyse

Bei den vielfältigen Wechselwirkungen zwischen biologischen und abiologischen Systemen spielen mechanische Interaktionen eine Schlüsselrolle. Sie sind in den letzten Jahren vermehrt in den Fokus der Forschung gerückt mit den Zielen:

1. Einflussfaktoren der biomechanischen Reaktionen zellulärer und suprazellulärer Systeme auf externe Stimuli (Biomaterialkontakt, biochemische Stimuli, mechanische Stimuli) identifizieren.
2. Mechanismen dieser Reaktionen auf zellulärer und suprazellulärer Ebene verstehen.
3. Diese Mechanismen nutzen, um optimierte Biomaterialien entwickeln zu können.

Dabei ist es essenziell, die Bandbreite der mechanischen Wechselwirkungen bzw. der mechanischen Eigenschaften von biologischen Systemen und Biomaterialien lückenlos zu charakterisieren. Dies stellt eine enorme Herausforderung an die anzuwendende Messtechnik dar, da die mechanischen Eigenschaften mehrere Skalenebenen abdecken. Besitzen Einzelzellen beispielsweise ein statisches E-Modul im Pascalbereich, werden bei Tumorgeweben bereits einige 100 Kilopascal erreicht, wogegen gängige Implantatwerkstoffe wie Titan Emoduli bei über 100 Gigapascal liegen. Für die Messtechnik bedeutet das, dass Systeme benötigt werden, die Kräfte von wenigen Piconewton bis in den Kilonewton-Bereich applizieren und messen können. Das iba verfügt über solche Systeme zur mechanischen Charakterisierung, deren Messbereiche diese Bandbreite abdecken.