Eine spannende Neuerung kommt aus der Welt der Chemie und Materialwissenschaften. Am 18. Mai 2026 gab die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) bekannt, dass ein Sonderforschungsbereich zur Polymermechanochemie an der RWTH Aachen bewilligt wurde. Diese Initiative wird nicht nur in Aachen von Bedeutung sein, sondern auch die Universität Bremen einbeziehen, wo Tim Neudecker, Professor für Theoretische Chemie, an dem Projekt mitarbeitet. Das Anliegen dieses Forschungsbereichs ist klar: die grundlegenden Mechanismen der Mechanochemie zu entschlüsseln und dabei neue Materialien sowie innovative biomedizinische Anwendungen zu entwickeln.
Mechanochemie ist ein richtig spannendes Feld. Anders als bei den klassischen Reaktionen, die auf Wärme oder Licht basieren, stehen hier mechanische Kräfte im Vordergrund. Eine Entwicklung, die eines der dynamischsten Forschungsfelder der Chemie ausmacht. Der Fokus liegt stark auf der Polymermechanochemie, die von der Abbaureaktion nun viel umfassender definiert wird. Die möglichen Anwendungen reichen von der Schadensdetektion in Materialien über reaktive Materialsysteme bis hin zu Technologien im biomedizinischen Bereich.
Wie funktioniert das?
Besonders hervorzuheben ist die Förderung durch Professor Andreas Herrmann, den Sprecher des Projekts. Er hebt die Bedeutung hervor, dass mechanische Kräfte eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung neuer Materialien und therapeutischer Ansätze spielen können. Tim Neudecker hat zwei Projekte, die in enger Kooperation mit der RWTH Aachen realisiert werden. Im ersten Projekt geht es um die Entwicklung eines maschinellen Lernansatzes, das darauf abzielt, neue Moleküle, sogenannte Mechanophore, zu entwerfen. Diese Moleküle können durch mechanische Kraft aktiviert werden und dabei zum Beispiel Farbänderungen hervorrufen oder Medikamente im Körper freisetzen.
Das zweite Projekt fasst eine skalenübergreifende Simulation von Polymeren ins Auge, die ebenfalls Farbveränderungen unter mechanischer Belastung zeigen. Hierbei wird die Modellierung von der molekularen bis zur makroskopischen Ebene angestrebt, um diese Farbänderungen besser zu verstehen und zu steuern. Denkbar sind dazu Nutzen wie farbliche Markierungen beschädigter Verpackungen oder chirurgische Fäden, die bei Materialversagen optische Signale aussenden.
Biomedizin unter mechanischen Kräften
Doch nicht nur grundlegende chemische Prozesse stehen im Fokus. Ein weiterer spannender Bereich der Forschung beschäftigt sich mit den Eigenschaften von Proteinen unter mechanischen Kräften. Wie die Research Group für Mechanobiologie an Max-Planck-Institut für Polymerforschung in Mainz zeigt, haben Proteine wie Kollagen die Fähigkeit, Radikale zu erzeugen, indem kovalente Bindungen brechen. Diese Entdeckung führt die Forschung in die Richtung, Mechanoradikale als neue Quelle in biologischen Systemen zu identifizieren, die bisher vor allem in synthetischen Polymeren bekannt waren. Auf diese Weise können zentrale biologische Phänomene erklärt und möglicherweise auch neue Ansätze zur Behandlung redoxbezogener Krankheiten oder Altersprozesse entwickelt werden.
Der Weg dorthin wird durch verschiedene Forschungsprojekte unterstützt, die vom MPIP und seinen Kooperationspartnern durchgeführt werden. Ziel dieser Projekte ist es, den Zusammenhang zwischen mechanischen Kräften und der Funktion von Proteinen durch Molecular Dynamics-Simulationen und Experimente zu entschlüsseln.
Die Synergien zwischen diesen beiden Forschungsfeldern – der Polymermechanochemie und der Mechanobiologie – könnten also nicht nur neue wissenschaftliche Erkenntnisse bringen, sondern auch die Entwicklung innovativer, biomedizinischer Anwendungen vorantreiben. Hier bleibt zu hoffen, dass die Forscher ein gutes Händchen für kreative Lösungen zeigen und spannende Wege für die Zukunft aufzeigen!