Im Mittelpunkt steht ein Forschungsfeld, das in den vergangenen Jahren stark an Bedeutung gewonnen hat: die Mechanochemie. Dabei werden chemische Reaktionen nicht durch Wärme, Licht oder elektrische Energie ausgelöst, sondern durch mechanische Kräfte – etwa Druck, Zug oder Ultraschall. Während solche Mechanismen in der klassischen Chemie bereits gut verstanden sind, fehlen für die Polymer-Mechanochemie bislang grundlegende allgemeine Regeln. Genau hier setzt der SFB an.  

Im Fokus stehen Mechanophore

Die Forschenden wollen verstehen, wie mechanische Kräfte chemische Prozesse in Polymeren gezielt steuern können – von einzelnen Molekülen bis hin zu komplexen Materialsystemen. Ziel ist es, neue mechanosensitive Materialien zu entwickeln, die sich unter Belastung gezielt verändern oder bestimmte Funktionen ausführen können.  Der Verbund untersucht unter anderem sogenannte Mechanophore – molekulare Strukturen, die auf mechanische Reize reagieren. Mithilfe moderner Analyseverfahren, Simulationen und maschinellen Lernens sollen neue Mechanophore identifiziert und ihre Reaktionsmechanismen entschlüsselt werden. Dabei kommen hochauflösende Mikroskopie, Spektroskopie, Mikrofluidik und computergestützte Modellierung zum Einsatz.  

Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf biomedizinischen Anwendungen. So arbeiten mehrere Teilprojekte an intelligenten Wirkstofffreisetzungssystemen, die durch Ultraschall oder Strömungskräfte aktiviert werden. Medikamente könnten dadurch künftig gezielt nur dort freigesetzt werden, wo sie benötigt werden – etwa in Tumorgewebe oder an verengten Blutgefäßen. Das soll Nebenwirkungen reduzieren und Therapien präziser machen.  

Expertise der Bergischen Uni in Teilbereichen

Die Wuppertaler Wissenschaftler*innen beschäftigen sich im Rahmen des Forschungsverbundes unter anderem mit der Entwicklung von in situ Methoden für die Beobachtung mechanochemischer Reaktionen in Polymeren. Verantwortlich ist Prof. Dr. Robert Göstl, Leiter der Arbeitsgruppe Nachhaltige Makromolekulare Chemie an der Bergischen Universität Wuppertal und stellvertretender Sprecher dieses SFBs. „Die maßgebliche Beteiligung von Robert Göstl an diesem zukunftsweisenden Chemie-SFB ist Sinnbild für die große Vernetzung und Modernität der Wuppertaler Synthesechemie“, sagt Prof. Dr. Stefan Kirsch, Prorektor für Forschung und Digitales.

Der Sonderforschungsbereich ist auf eine Laufzeit von bis zu zwölf Jahren angelegt. Neben den wissenschaftlichen Zielen umfasst er auch ein integriertes Graduiertenkolleg zur Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses sowie eine gemeinsame digitale Infrastruktur für Forschungsdaten.  

Mit dem SFB wollen die beteiligten Institutionen die Polymer-Mechanochemie als zukunftsweisendes Forschungsfeld weiterentwickeln – mit Perspektiven für neue Materialien, präzisere Diagnostik und innovative Therapieansätze.