Herr Gurke, was genau verbirgt sich hinter Photochemie und 3D-Bioelektonik?
Unter Photochemie versteht man chemische Reaktionen unter Einwirkung von Licht. Wir verwenden solche Reaktionen für das Herstellen leitfähiger Polymere, um später mit Licht ein elektrisch leitfähiges Material aus zähflüssigem Harz in einem 3D-Druck erzeugen zu können. Die Bioelektronik verwendet solche Materialien, um elektrische Signale in der Biologie zu messen, zum Beispiel von Nerven oder dem Herzen.
Welches Ziel verfolgen Sie mit Ihrer Forschung?
Wir träumen davon, komplexe und anwendungsspezifische Strukturen über 3D-Druck herzustellen. Wir wollen es schaffen, dass wir über die eingestrahlte Lichtfarbe bestimmen können, ob wir ein leitfähiges oder ein isolierendes Material im 3D-Drucker erzeugen.
Wie kamen Sie auf diese Idee?
Ich selber komme ja aus der Photochemie, bin also immer schon fasziniert von Licht und Chemie. Ich habe dann aber während meines Forschungsaufenthalts in England intensiv mit Elektroingenieuren und Neurowissenschaftlern zusammengearbeitet und dabei das Potenzial für zukünftige Anwendungen entdeckt. Während eines Forschungsaufenthalts an der Universität Cambridge kombinierte ich 3D-Druck mit konventionellen Techniken der Halbleiterindustrie, um bioelektronische Geräte herzustellen. Das war sehr aufwendig und es stellte sich die Frage, wie sich leitende Materialien einfacher verarbeiten lassen. Je weiter ich mich dieser anwendungsgetriebenen Frage widmete, desto mehr wurde mir bewusst, dass es sich um ein grundlegendes chemisches Problem handelt und dass ich es lösen könnte. Konkret ging es darum herauszufinden, wie man leitfähige Polymere mit Licht synthetisieren kann. Hinzu kam ein neues Konzept aus den USA, mit dem es beim 3D-Druck möglich wurde, mechanische Eigenschaften über die Auswahl einer bestimmten Wellenlänge des Lichtes einzustellen. Das wollen wir nun auf elektrisch leitfähige Eigenschaften übertragen.
Und was kann man damit machen?
Langfristig lässt sich so die nächste Generation biomedizinischer Produkte mit Licht bauen. Diese Geräte sollen es in der Neurowissenschaft und in der Neurochirurgie ermöglichen, Gehirnaktivitäten mit höchster Präzision zu messen und folglich besser zu verstehen. Die im 3D-Druck hergestellten Geräte sollen sich leicht an spezifische Hirnregionen und individuell an den Patienten anpassen lassen, und das sehr kosteneffizient.
Ihr Projekt wird im Nachwuchswettbewerb „NanoMatFutur“ des Bundesforschungsministeriums (BMBF) gefördert.
Für unsere Arbeit ist ein ausreichendes Budget für Personal und Materialien entscheidend, ohne Forschungsgelder können vielversprechende Ideen oft nicht realisiert werden. Potsdam Transfer half uns, eine Brücke in die Industrie zu schlagen. So konnten wir nicht nur das BMBF, sondern auch drei in diesem Bereich führende Unternehmen davon überzeugen, dass unsere anwendungsorientierte Grundlagenforschung das Potenzial hat, die Fertigung medizintechnischer Geräte signifikant zu vereinfachen und individuelle Lösungen für Patienten zugänglich zu machen. Eine Innovation, die dazu beiträgt, die Gesundheitswirtschaft nachhaltig und zukunftsfähig zu gestalten.
Sie haben beim BMBF noch ein zweites Projekt einwerben können, und zwar im Programm „KMU innovativ“. Worum geht es da?
Hier kooperieren wir zwei Jahre lang mit der xolo GmbH. Das Berliner Unternehmen hat eine innovative 3D-Drucktechnik namens Xolographie entwickelt, die neue Möglichkeiten in der Fertigung dreidimensionaler Objekte eröffnet. Dabei wird ein Harz mit zwei Lichtstrahlen unterschiedlicher Farbe ausgehärtet. Das geschieht extrem schnell und ressourcenschonend. Und es ermöglicht die Produktion biokompatibler Materialien, die sich bedenkenlos bei Lebewesen über einen langen Zeitraum und ohne negative Folgen einsetzen lassen. Bereits jetzt wird diese Technik für die Herstellung von Objekten mit komplexen Geometrien genutzt und hat großes Potenzial für hybride Anwendungen, wie etwa die Kombination von Elektronik und 3D-Druck. In der Kooperation mit xolo bringen wir unsere wissenschaftliche Expertise ein, um deren Innovation für die Biomedizintechnik nutzbar zu machen. Insbesondere in der Arzneimittelentwicklung bietet die Technologie interessante Ansätze und könnte helfen, Tierversuche zu ersetzen.
Johannes Gurke forscht seit 2022 an der Universität Potsdam zu Angewandter Photochemie und 3D-Bioelektronik.
Mit Potsdam Transfer vom Labor in die Wirtschaft
Wissen schafft Werte. Innerhalb der Universität erzeugt und weitergegeben, wirkt es in die Wirtschaft hinein, um dort sein ganzes Potenzial zu entfalten. Durch die Nutzung von universitärem Forschungswissen passen sich Unternehmen an neue Anforderungen an und steigern ihre Wettbewerbsfähigkeit. Potsdam Transfer, die zentrale Einrichtung für Gründung, Innovation, Wissens- und Technologietransfer der Universität Potsdam identifiziert anwendungsorientierte Forschungsprojekte, sucht und vermittelt Kooperationspartner in der Wirtschaft und berät zu Finanzierungsmöglichkeiten für die Umsetzung des Projekts.
https://www.uni-potsdam.de/de/potsdam-transfer/transfer/wirtschaftskooperationen
Dieser Text erschien im Universitätsmagazin Portal - Eins 2025 „Kinder“.