Mechanische Analyse

Bei den vielfältigen Wechselwirkungen zwischen biologischen und abiologischen Systemen spielen mechanische Interaktionen eine Schlüsselrolle und sind in den letzten Jahren zurecht vermehrt in den Fokus der Forschung gerückt. Die übergeordneten Ziele dieser Forschungen sind:

  1. Einflussfaktoren der biomechanischen Reaktionen zellulärer und suprazellulärer Systeme auf externe Stimuli (Biomaterialkontakt, biochemische Stimuli, mechanischeStimuli) 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 einen statischen E-Modul im Pascalbereich, werden bei Tumorgeweben bereits einige 100 Kilopascal erreicht, wogegen gängige Implantatwerkstoffe wieTitan Emoduli über 100 Gigapascal besitzen. Für die Messtechnik bedeutet dies, dass Systeme benötigt werden, die Kräfte von wenigen Piconewton bis in den Kilonewton-Bereich applizieren und messen können. Das iba Heiligenstadt verfügt über diverse Systeme zur mechanischen Charakterisierung, deren Messbereiche diese Bandbreite abdecken.