Prof. Thiele
Prof. Dr. rer. nat. Julian Thiele
Institut für Chemie (ICH)
Aktuelle Projekte
Graduiertenschule Mikro-/Nanotechnologie der Zukunft (My-Tech)
Laufzeit: 01.01.2025 bis 30.09.2028
Wichtigstes Ziel ist die Entwicklung bioaktiver Hybridaterialien als lebensnahe experimentelle Umgebung zur Entwicklung, Optimierung sowie Konditionierung elektronischer Mikrosysteme:
Lokale (elektronische) Komponenten sollen in gewebeähnlichen, hybriden Materialien aus Polymerwerkstoffen und lebenden Zellen erstmalig als lokale Sensoren in einer komplexen Umgebung beispielsweise biochemische Kommunikationspfade erfassen und schließlich manipulieren bzw. optimieren.
Eine KI-gestützte Assemblierung der maßgeschneiderten, gewebeähnlichen Strukturen soll Voraussagen zu Strukturen, Stabilität und Signalpfaden innerhalb der hybriden Materialien ermöglichen und die Auslegung von Sensoren sowie deren Anlernen vereinfachen.
Implementierung hybrider Gewebestrukturen aus lebenden und synthetischen Zellen für die Embryogenese
Laufzeit: 01.01.2025 bis 30.09.2028
Ziel des Vorhabens ILSE ist ein Durchbruch bei der Entwicklung von hybridem Zellgewebe. Dabei sollen dank einer kürzlich entwickelten technischen Innovation, insbesondere solche Gewebekonstrukte erforscht werden, bei denen die genaue Anzahl und räumliche Organisation der Zellen von entscheidender Bedeutung ist. Anstelle eines herkömmlichen, rein biologischen Zellgewebes, sollen hierfür Zellen eines Schlüsselmodells der Embryonalforschung - der Seeanemone Nematostella vectensis - und synthetische Zellen auf Polymermikrogel-Basis erstmalig präzise angeordnet und verbunden werden. Durch die Schaffung solcher hybrider 3D-Strukturen sollen Entwicklungswege in der embryonalen Morphogenese kontrolliert nachgebildet und Mechanismen der weiteren Entwicklung und Funktion des Organismus manipuliert und programmiert werden.
Entwicklung eines neuartigen Probenkopfes für die rheologische Charakterisierung UV-härtender Systeme für den 3D-Druck
Laufzeit: 01.11.2025 bis 31.10.2027
Entwicklung einer standardisierten Resinbibliothek für die Qualifizierung der rheologischen Analyse UV-vernetzender Formulierungen im 3D-Druck sowie Anwendung des Verfahrens zur erstmaligen Entwicklung Furanbasierter UV-Harze aus Zuckern.
Zentrum für Dynamische Systeme (CDS) ZS/2023/12/182075
Laufzeit: 01.05.2025 bis 31.07.2027
1.4. Fraktionierung und Valorisierung von Schwarzlauge und Lignin
- Nutzung der biogenen Reststoffe Lignin, (Ligno-)Cellulose und Schwarzlauge zur Herstellung von Plattformchemikalien, Bausteinen und Polymerwerkstoffen
- Analyse von Reaktionsnetzwerken und kinetische Beschreibung für modellbasiertes Prozessdesign
- Entwicklung innovativer, integrierter elektrochemischer und chemischer ein- und mehrstufiger Prozesse
- Umweltfreundliche Katalysatoren auf Ligninbasis und neue Wege für biologisch abbaubare Polymere (Vorprodukte)
- Entwicklung einer zuverlässigen Analytik der beteiligten chemischen Spezies
Dieser Text wurde mit DeepL übersetzt am 28.11.2025
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
Abgeschlossene Projekte
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
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Analysis of high-molecular weight polyethylene glycol degradation by Pseudomonas sp.
Geisler, Martin; Khan, J; Heine, Thomas; Ansorge-Schumacher, Marion B; Thiele, Julian; Kaufmann, Anika
In: Polymer degradation and stability - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 232 (2025), Artikel 111144, insges. 8 S.
Expanding the usage of lignin in DLP 3D printing by optimized synthesis and processing parameters
Vigogne, Michelle; Kaufmann, Anika; Grigoryev, Evgeny; Aeschbach, Cosima; Lila, Henri; Schwidder, Michael; Thiele, Julian
In: ACS applied polymer materials - Washington, DC : ACS Publications, Bd. 7 (2025), Heft 22, S. 15255-15267
Step test for rapid screening of material and process parameters for resin development in DLP 3D printing
Vigogne, Michelle; Aeschbach, Cosima; Bernhardt, Ricardo; Kaufmann, Anika; Thiele, Julian
In: Angewandte Chemie. International edition - Weinheim : Wiley-VCH, Bd. 64 (2025), Heft 33, Artikel e202504154, insges. 9 S.
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
Regulating protein immobilization during cell‐free protein synthesis in hyaluronan microgels
Kaufmann, Anika; Ivanova, Kateryna; Thiele, Julian
In: Advanced biology - Weinheim : Wiley-VCH, Bd. 9 (2025), Heft 5, Artikel 2400668, insges. 10 S.
2024
Begutachteter Zeitschriftenartikel
3D-printed hydrogels as photothermal actuators
Ghelardini, Melanie M.; Geisler, Martin; Weigel, Niclas; Hankwitz, Jameson P.; Hauck, Nicolas; Schubert, Jonas; Fery, Andreas; Tracy, Joseph B.; Thiele, Julian
In: Polymers - Basel : MDPI, Bd. 16 (2024), Heft 14, Artikel 2032, insges. 19 S.
Titanium dioxide nanoparticles embedded in assembled dipeptide hydrogels for microfluidic photodegradation
Li, Yue; Zheng, Tianfang; Du, Yixuan; Zhao, Binyu; Patel, Himanshu P; Boldt, Regine; Auernhammer, Günther K; Fery, Andreas; Li, Junbai; Thiele, Julian
In: Journal of colloid and interface science - Amsterdam [u.a.] : Elsevier, Bd. 654 (2024), S. 405-412
Combining Injection Molding and 3D Printing for TailoringPolymer Material Properties
Vigogne, Michelle; Zschech, Carsten; Stommel, Markus; Thiele, Julian; Kühnert, Ines
In: Macromolecular materials and engineering - Weinheim : Wiley-VCH GmbH, Bd. 309 (2024), Heft 11, Artikel 2400210, insges. 9 S.
2023
Begutachteter Zeitschriftenartikel
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.
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.
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
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
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
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
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/anie.202015340, unter URL: 10.1002/ange.202015340
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
- Merck KGaA, Darmstadt
- Rheotest Medingen GmbH
- Dr.-Ing. Tanja Vidakovic-Koch
- Institut für Physik (IfP), Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
- Prof. Dr. Christof Hamel
- Prof. Dr. Sebastian Fraune