Forschungsgroßgerät 2-Photonenpolymerisation-3D-Drucker

2-Photonen-Polymerisation: Entwicklung hochintegrierter Polymermaterialien, Mikroreaktoren und intelligenterMikrogitter mittels additiver Fertigung
Es soll ein Multiphotonen-3D-Lithographie-System in Form eines 3D-Druckers basierend auf dem 2PP-Funktionsprinzip beschafft werden. Für eine barrierefreie Integration in das Forschungskonzept des Antragstellers, wird das beantragte Gerät über eine anpassbare, nicht-proprietäre Datenbank aus Material- und Prozessparametern verfügen. Durch die Kombination aus Hochleistungslaserquelle und großem Bauvolumen wird eine durchgehende, skalenübergreifende Verarbeitung vom nano- bis zentimeter-Bereich auch komplexer Photopolymerformulierungen bzw. Resine/Harze gestatten. Wesentliches Innovationsmerkmal des beantragten 2PP-3D-Druckers auf der Prozessseite ist die Überwindung der bisherigen Beschränkungen des DLP-Verfahrens hinsichtlich
Strukturauflösung, fehlender Funktionsintegration und Designvielfalt. Da sowohl DLPVerfahren
als auch Zwei-Photonenpolymerisation auf der Verarbeitung flüssiger
Photopolymerformulierungen basieren, wird – unter Anpassung der photochemischen
Kompatibilität – ein effizienter Transfer etablierter Materialbibliotheken sowie von
Optimierungs- und Normungsroutinen sichergestellt, die in der Forschungsgruppe des
Antragstellers entwickelt worden sind.
Eine weitere Innovation besteht auf der Materialseite in der Verwendung Biomasse-basierter
Harze aus Lignin und Zellulose im 2PP-Verfahren, die von dem Antragsteller bereits für das
DLP-Verfahren erfolgreich etabliert wurden und in Bezug auf Stimuli-Responsivität sowie
gezielter Abbaubarkeit zur Reformulierung weiterentwickelt werden sollen.
Die Konfiguration des 2PP-3D-Druckers besitzt ein Alleinstellungsmerkmal in der Geräteinfrastruktur der OVGU und Sachsen-Anhalts und wird den wichtigen Brückenschlag zwischen möglichen Prozessskalen in den Materialwissenschaften und geforderten Größenskalen in den Lebenswissenschaften forcieren. Bezogen auf diesen Anwendungsschwerpunkt soll der 2PP-3D-Drucker in seiner beantragten
Ausstattung erstmals hoch integrierte Fluidik-Systeme für die exakte Assemblierung weicher Objekte (Zellen, Mikrogele) zu 3D-Strukturen bereitstellen, die Entwicklung von Mikrofluidik-Systemen für die Herstellung kleinster, zellähnlicher Polymergele und Vesikel als Zellersatzmodelle, künstliche Organellen und Zellkerne etablieren, und zelluläre Kommunikationspfade sowie mechanobiologische Prozesse mittels intelligenter Gittermikrostrukturen aufklären und nachverfolgen.