Prof. Thiele
Prof. Dr. rer. nat. Julian Thiele
Institut für Chemie (ICH)
Aktuelle Projekte
Forschungsgroßgerät "Echtzeitdeformationszytometer"
Laufzeit: 06.06.2024 bis 06.06.2027
Am Lehrstuhl für Organische Chemie wird ein Echtzeitdeformationszytometer zur Hochdurchsatz-Charakterisierung weicher mikroskopischer Objekte in der Polymerforschung – insbesondere Mikrogelen, aber auch Vesikeln und Tensid-stabilisierten Mikrotropfen – installiert. Das beantragte Gerät besteht aus vier integrierten Modulen: dem eigentlichen Echtzeitdeformationszytometer (engl. real-time deformability cytometry, „RT-DC“), einem invertierten Fluoreszenzmikroskop („F“) für Mehrkanalfluoreszenzmessungen, einer Sortiereinheit zur Auftrennung von Objekt-beladenen Fluidströmen („so“) sowie einem temperaturkontrollierten Messraum für die Charakterisierung temperatursensitiver oder -responsiver Materialien.
Wesentliches Innovationsmerkmal des soRT-FDC ist die Ausnutzung hydrodynamischer Kräfte in Mikrokanälen um nicht nur optische – wie bei herkömmlicher Durchflusszytometrie, sondern ebenso mechanische Objekteigenschaften zu erfassen. Ursprünglich entwickelt als Zellanalysegerät, ist eine dedizierte Anwendung des beantragten Gerätes in den Materialwissenschaften vorgesehen. Hier wird die Echtzeitanalyse einer Vielzahl optischer (Helligkeit, Fluoreszenzfarbstoffverteilung), morphologischer (Objektfläche/-höhe/-längenverhältnis, Oberflächenrauigkeit, Trägheitsverhältnis) sowie mechanischer Materialeigenschaften (Deformierbarkeit bzw. Elastizitätsmodul) von 100 bis zu 1.000 Objekten pro Sekunde eine bedeutsame Weiterentwicklung der bis dato insbesondere auf (konfokaler) Fluoreszenzmikroskopie und Rasterkraftmikroskopie (AFM)-basierten Charakterisierung von Einzelobjekten darstellen.
ERC Starting Grant "3DPartForm"
Laufzeit: 01.04.2020 bis 31.03.2026
Neue Polymerwerkstoffe sind notwendig, um den Bedarf an hochintegrierten, multifunktionalen, reaktionsfähigen Systemen für die Sensorik, die Informationsverarbeitung, die Soft-Robotik oder multiparametrische Implantate zu decken. Sowohl etablierte Materialdesignkonzepte auf der Grundlage der Lithografie als auch neue technische Ansätze auf der Grundlage der additiven Fertigung (AM) sind derzeit nicht in der Lage, den Bedarf an topologisch komplexen, multifunktionalen und auf Stimuli ansprechenden Polymermaterialien vollständig zu decken. Dieser Vorschlag zielt darauf ab, einen radikal neuen Ansatz für das Design von Polymerwerkstoffen zu entwickeln und AM sowohl auf der Material- als auch auf der Prozessebene neu zu überdenken. Dabei wird die Funktionalität bereits auf der Ebene der Bausteine eingebettet, um dann in größeren Maßstäben zum Tragen zu kommen. Die genaue Methodik stützt sich auf Polymer-Mikropartikel als neuartige Materialbasis mit beliebiger Geometrie, Funktion, Mechanik und Reaktionsfähigkeit. Diese mikropartikulären Formulierungen werden als vordefinierte, voxelähnliche Bausteine in der AM dienen und hierarchische Baugruppen mit räumlich definierter Voxelposition und programmierbaren, adaptiven Eigenschaften hervorbringen, die deutlich über die bestehenden funktionalen Materialklassen hinausgehen.
Damit adressiert 3DPartForm den derzeitigen Mangel der additiven Fertigung an multifunktionalen, stimuli-responsiven Materialien, in denen nicht nur stark unterschiedliche, sondern vor allem funktionale Bausteine mit intrinsischer Zeitachse zu echten 4D-Polymer-Multimaterialien verarbeitet werden. Produkte, die aus diesem Ansatz hervorgehen, werden ein bisher unbekanntes Niveau der Systemintegration erreichen, bei dem optische Transparenz, elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie Diffusionsfähigkeit und mechanische Steifigkeit auf der Ebene einzelner Voxel räumlich und zeitlich abstimmbar werden. Gekoppelte Sensor- und Aktoroperationen werden durch die Verarbeitung, Umwandlung und Manipulation einzelner oder kombinierter Eingangsreize innerhalb dieser Materialien im Fokus von 3DPartform realisiert, und Plattformen für Biomimetik und zellfreie Biotechnologie werden als langfristiges Ziel implementiert.
Dieser Text wurde mit DeepL übersetzt
Ligninolytischer Abbau von Funktionsmaterialien auf Ligninbasis für die Resynthese
Laufzeit: 01.09.2023 bis 31.12.2025
Als zweithäufigstes natürliches Polymer ist Lignin und seine Depolymerisierung sowie Resynthese zu einem wichtigen Forschungsziel für die Herstellung von Chemikalien, Biokraftstoffen und Polymeren geworden. Bei den üblichen Verfahren zur Depolymerisierung von Lignin(-materialien) werden energieintensive (hoher Druck/Temperatur) und aggressive Chemikalien (NaOH, H2SO4) eingesetzt. Um diese Probleme zu überwinden, wird in diesem Projekt ein nachhaltiger Weg zum effizienten Abbau von Materialien auf Ligninbasis unter Verwendung ligninolytischer Enzyme erforscht. Insbesondere soll der Einfluss der Art der Formulierung (Ligninbeimischung vs. Ligninfunktionalisierung) in aus Lignin gewonnenen polymeren Kunststoffen sowie von Struktur- und Designmerkmalen auf die Effizienz eines enzymgesteuerten Depolymerisationsprozesses geklärt werden.
Dieser Text wurde mit DeepL übersetzt
2025
Buchbeitrag
Analysis of the product-spectrum during the biocatalytic hydrolysis of PEF (poly(ethylene furanoate)) with various esterases
Heinks, Tobias; Hofmann, Katrin; Zimmermann, Lennard; Gamm, Igor; Lieb, Alexandra; Blach, Luise; Ren, Wei; Bornscheuer, Uwe T.; Thiele, Julian; Hamel, Christof; Langermann, von Jan
In: RSC sustainability - [Cambridge] : Royal Society of Chemistry, Bd. 3 (2025), Heft 3, S. 1346-1355
2023
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Fabrication of thermoresponsive and multimaterial hydrogel sheets by spatially controlled aspiration and interconnection of microgel building blocks
Weigel, Niclas; Grigoryev, Evgeny; Fertala, Nicole; Thiele, Julian
In: Advanced Materials Technologies - Weinheim : Wiley, Bd. 8 (2023), Heft 23, Artikel 2300374, insges. 9 S.
Combining parallelized emulsion formation and sequential droplet splitting for large-scale polymer microgel production
Vigogne, Michelle; Neuendorf, Talika A.; Bernhardt, Ricardo; Thiele, Julian
In: Journal of polymer science - Hoboken, NJ : Wiley, Bd. 61 (2023), Heft 16, S. 1902-1911
Reversible assembly of conductive supragel building blocks by metallo-complexes
Grigoryev, Evgeny; Liubimtsev, Nikolai; Neuendorf, Talika A.; Vigogne, Michelle; Thiele, Julian
In: Macromolecular chemistry and physics - Weinheim : Wiley-VCH, Bd. 224 (2023), Heft 24, Artikel 2300275, insges. 9 S.
From microfluidics to hierarchical hydrogel materials
Weigel, Niclas; Li, Yue; Thiele, Julian; Fery, Andreas
In: Current opinion in colloid & interface science - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 64 (2023), Artikel 101673, insges. 18 S.
2022
Begutachteter Zeitschriftenartikel
PNIPAAm microgels with defined network architecture as temperature sensors in optical stretchers
Hauck, Nicolas; Beck, Timon; Cojoc, Gheorghe; Schlüßler, Raimund; Ahmed, Saeed; Raguzin, Ivan; Mayer, Martin; Schubert, Jonas; Müller, Paul; Guck, Jochen; Thiele, Julian
In: Materials Advances, Royal Society of Chemistry (RSC), Bd. 3, Heft 15, S. 6179-6190, unter URL: https://dx.doi.org/10.1039/d2ma00296e, unter URL: 10.1039/d2ma00296e
Additive Soft Matter Design by UV-Induced Polymer Hydrogel Inter-Crosslinking
Neuendorf, Talika A.; Weigel, Niclas; Vigogne, Michelle; Thiele, Julian
In: Gels, MDPI AG, Bd. 8, Heft 2, S. 117, unter URL: https://dx.doi.org/10.3390/gels8020117, unter URL: 10.3390/gels8020117
2021
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Embedment of Quantum Dots and Biomolecules in a Dipeptide Hydrogel Formed In Situ Using Microfluidics
Li, Yue; Männel, Max J.; Hauck, Nicolas; Patel, Himanshu P.; Auernhammer, Günter K.; Chae, Soosang; Fery, Andreas; Li, Junbai; Thiele, Julian
In: Angewandte Chemie, Wiley, Bd. 133, Heft 12, S. 6798-6806, unter URL: https://dx.doi.org/10.1002/ange.202015340, unter URL: 10.1002/ange.202015340
Processing of fast-gelling hydrogel precursors in microfluidics by electrocoalescence of reactive species
Hauck, Nicolas; Neuendorf, Talika A.; Männel, Max J.; Vogel, Lucas; Liu, Ping; Stündel, Enno; Zhang, Yixin; Thiele, Julian
In: Soft Matter, Royal Society of Chemistry (RSC), Bd. 17, Heft 45, S. 10312-10321, unter URL: https://dx.doi.org/10.1039/d1sm01176f, unter URL: 10.1039/d1sm01176f
Flexible Materials for High-Resolution 3D Printing of Microfluidic Devices with Integrated Droplet Size Regulation
Weigel, Niclas; Männel, Max J.; Thiele, Julian
In: ACS Applied Materials & Interfaces, American Chemical Society (ACS), Bd. 13, Heft 26, S. 31086-31101, unter URL: https://dx.doi.org/10.1021/acsami.1c05547, unter URL: 10.1021/acsami.1c05547
Combining Hydrophilic and Hydrophobic Materials in 3D Printing for Fabricating Microfluidic Devices with Spatial Wettability
Männel, Max J.; Weigel, Niclas; Hauck, Nicolas; Heida, Thomas; Thiele, Julian
In: Advanced Materials Technologies, Wiley, Bd. 6, Heft 9, S. 2100094, unter URL: https://dx.doi.org/10.1002/admt.202100094, unter URL: 10.1002/admt.202100094
2020
Begutachteter Zeitschriftenartikel
CellFree Protein Synthesis in Bifunctional Hyaluronan Microgels: A Strategy for InSitu Immobilization and Purification of HisTagged Proteins
Heida, Thomas; Köhler, Tony; Kaufmann, Anika; Männel, Max J.; Thiele, Julian
In: ChemSystemsChem, Wiley, Bd. 2, Heft 3, unter URL: https://dx.doi.org/10.1002/syst.201900058, unter URL: 10.1002/syst.201900058
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