Entwicklung fluoreszenzbasierter Sauerstoffsensortinten für poröse Mikrostrukturen in der 3D-Zellkultur

Forschungsthema/Bereich

Chemie/Materialwissenschaften

Typ der Abschlussarbeit

Master

Startzeitpunkt

01.10.2026

Bewerbungsschluss

30.09.2026

Dauer der Arbeit

6 Monate

Beschreibung

Kurzbeschreibung

In dieser interdisziplinären Masterarbeit entwickelst Du Sauerstoff-sensitive Tinten für die Herstellung von perfundierbaren 3D-Zellkultursystemen. Die Arbeit verbindet Polymerchemie, optische Sensorik und Mikrodosierungstechnologie – mit dem Ziel, eine neuartige Plattform für physiologisch relevante in vitro-Modelle zu realisieren.

Hintergrund

Die Entwicklung physiologisch relevanter in vitro-Modelle ist zentral für die biomedizinische Forschung. Dreidimensionale Zellkulturen (z. B. Sphäroide) ahmen menschliches Gewebe besser nach als 2D-Kulturen, scheitern aber oft an:

• Unzureichender Nährstoff- und Sauerstoffversorgung → Beeinträchtigt die Zellviabilität und Funktionalität.
• Fehlender Integration von Sensoren → Bisherige Lösungen (nicht-poröse Sensorarrays) blockieren Perfusion und stören die Zellaggregation.

Im von der Vector Stiftung geförderten Projekt PorO2-3D wird eine neuartige Plattform entwickelt, die Mikrokavitätenarrays mit integrierter O₂-Sensorik kombiniert. Deine Aufgabe ist es, polymerbasierte Tinten mit Sauerstoff-sensitiven Fluorophoren herzustellen und auf porösen Polycarbonatfolien zu platzieren – für Echtzeit-O₂-Messungen unter Perfusionsbedingungen.

Ziele der Arbeit

1. Tintenformulierung & Charakterisierung

a. Literaturrecherche zu fluoreszierenden Sauerstoffindikatoren und Polymermatrices
b. Formulierung von Sensortinten
c. Optimierung der Lösungsmitteleigenschaften für die Beschichtung von Polycarbonatfolien
d. Charakterisierung der Tinteneigenschaften

2. Prozessentwicklung

a. Durchführung von Spotting- und Beschichtungstests am IFG (manuell oder automatisiert)
b. Optimierung der Spot-Parameter
c. Prüfung auf Poren-Clogging mittels Mikroskopie
d. Leaching-Tests unter simulierten Perfusionsbedingungen (37°C, mehrere Tage)

Voraussetzung

Voraussetzungen an Studierende

• Studium in Chemie, Chemischer Biologie, Chemieingenieurwesen, o.Ä.
• Grundkenntnisse in Organischer Chemie, Polymerchemie, Fluoreszenzmikroskopie von Vorteil
• Erfahrung im chemischen Labor (Umgang mit Lösungsmitteln, Synthese, Charakterisierung)
• Interesse an interdisziplinärer Forschung (Materialwissenschaft + Zellbiologie)
• Selbstständige, strukturierte Arbeitsweise

Studiengangsbereiche

• Ingenieurwissenschaften
  Chemieingenieurwesen & Verfahrenstechnik
  Materialwissenschaft & Werkstofftechnik
• Naturwissenschaften und Technik
  Chemie
  Chemische Biologie
  Sonstige Studienbereiche
• Sonstiges z.B. Lehramt
  Chemie

Betreuung

Titel, Vorname, Name

Dr. Christoph Grün

Organisationseinheit

Institut für Funktionelle Grenzflächen

E-Mail Adresse

christoph.gruen@kit.edu

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Website

Bewerbung per E-Mail

Bewerbungsunterlagen

• Lebenslauf
• Notenauszug

E-Mail Adresse für die Bewerbung
Senden Sie die oben genannten Bewerbungsunterlagen bitte per Mail an christoph.gruen@kit.edu


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