Dr. Gargi Joshi erhält Humboldt-Forschungssti­pendium

Dr. Gargi Joshi hat das Humboldt-Forschungsstipendium für Postdoktoranden und Postdoktorandinnen erhalten. Dieses prestigeträchtige Stipendium wird Dr. Joshi in den nächsten zwei Jahren dabei unterstützen, ihre Biomaterialforschung in der Politi-Forschungsgruppe am B CUBE - Center for Molecular Bioengineering fortzusetzen.

„Forscher und Ingenieure suchen ständig nach Inspiration in der Natur und nutzen sie, um bessere Materialien zu konstruieren - von der Architektur über die Elektronik bis hin zu biomedizinischen Geräten. In der Materialwissenschaft und -technik ist ein solcher Ansatz als Biomimicking bekannt", sagt Dr. Gargi Joshi. „Ich war schon immer von natürlichem Design und Mustern fasziniert. Im Laufe der Jahre haben sich Biomaterialien entwickelt, weil sich ihre Struktur und Funktion gegenseitig beeinflusst haben. Ich möchte dieses Wechselspiel erforschen, die Prinzipien hinter dem Design der Natur umfassend verstehen und diese Erkenntnisse in die Praxis umsetzen, um bessere künstliche Materialien zu entwickeln."

Die Insektenkutikula im Fokus
Ein Aspekt, der die Eigenschaften von Biomaterialien beeinflusst, ist ihr Wassergehalt, die Hydratation. Zusammen mit der spezifischen Architektur macht die Hydratation das Material flexibel und weniger anfällig für einen sofortigen Bruch. Dr. Joshi will diesen Zusammenhang am Beispiel der Arthropoden-Kutikula - dem Exoskelett eines Insekts - untersuchen. Die Kutikula ist multifunktional. Sie bietet Halt - genau wie das Skelett, aber sie bietet auch die Möglichkeit zur Wahrnehmung und Schutz von außen - genau wie die Haut.

Strukturell ist die Kutikula aus vielen Schichten aufgebaut. „Verschiedene Faktoren können die Organisation dieser Schichten verändern und die mechanischen Eigenschaften der Kutikula beeinflussen. Wasser ist einer dieser Faktoren", erklärt Dr. Joshi. „Ich möchte verstehen, wie der Wassergehalt die Struktur eines Biomaterials auf molekularer Ebene beeinflusst."

Die Entwicklung des Modells
„Ich bin begeistert von der Zusammenarbeit mit Prof. Yael Politi. Sie ist eine Expertin auf dem Gebiet der Materialwissenschaften. Ich habe viel zu lernen und zu erforschen", erklärt Dr. Joshi. „In diesem Projekt werde ich viele verschiedene Instrumente verwenden, einige davon wurden speziell angefertigt. Generell planen wir, mit allen Ansätzen die verfügbare Wassermenge zu kontrollieren und die mechanischen Eigenschaften der Kutikula, z. B. die Zugfestigkeit, zu überwachen. Letztendlich möchten wir genügend Daten sammeln, um ein Modell zu erstellen, das die optimale Wassermenge innerhalb einer bestimmten Kutikula bestimmt. Solche Daten können ein wichtiges Sprungbrett sein, um (sogenannte) water-actuated materials – Materialien, die mit Hilfe von Wasser neu konfiguriert werden können, zu entwerfen."

Die internationale Karriere
Gargi kommt aus Indien, ist aber aus Japan nach Dresden gezogen. Sie war Stipendiatin der Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) in der Forschungsgruppe von Prof. Tatsuo Kaneko am Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST) in Nomi, Ishikawa, Japan. Ihre Arbeit konzentrierte sich auf Polysaccharide, natürliche Polymere, die als Bausteine für den bakteriellen Biofilm dienen. Dr. Joshi hat eine Methode entwickelt, mit der die Anordnung der Polysaccharide manipuliert werden kann, um filmähnliche Materialien mit Eigenschaften zu entwerfen, die auf eine Vielzahl von Anwendungen zugeschnitten sind, z.B. kontrollierte Medikamentenabgabe, Tissue Engineering oder Soft Robotics.

Das Humboldt-Forschungsstipendium für Postdoktoranden ist eines der renommiertesten Stipendien. Es fördert herausragende internationale Wissenschaftler, um in Deutschland zu forschen. Neben dem Stipendium, mit dem Dr. Joshi in den nächsten zwei Jahren gefördert wird, erhält sie eine individuelle Forschungsförderung durch die Alexander von Humboldt-Stiftung und profitiert von der Vernetzung mit dem weltweiten Netzwerk der Humboldt-Stipendiaten.