ATMPs, Zelltherapien, Biobanking, Kryokonservierung biologischer Proben, Gewebe- und Organspenden sowie kryotechnische Systeme, Optiken und Wärmeschalter.

Im Projekt wird ein ultraschnelles, schonendes Auftauverfahren für vitrifizierte biologische Mikrogranulate entwickelt. Durch gezielten Energieeintrag mittels Laser, Ultraschall oder elektromagnetischer Felder sollen Eiskristallbildung und Zellschädigung vermieden werden – für Anwendungen in Zelltherapie, Biobanking und Kryobiologie.

Im Projekt sollen zunächst die physikalischen Grundlagen des ultraschnellen Auftauens besser verstanden und in technische Lösungsansätze überführt werden. Dazu werden geeignete Energiequellen, Partikelmaterialien und Prozessbedingungen untersucht. Besonders interessant ist die Frage, wie sich Energie so in ein tiefgefrorenes Partikelsystem einbringen lässt, dass alle Probenbestandteile ausreichend schnell auftauen, ohne dass einzelne Bereiche überhitzen oder beschädigt werden. Auf dieser Basis werden Versuchsstände für unterschiedliche Auftauprinzipien aufgebaut und miteinander verglichen. Laserbasierte Verfahren ermöglichen einen präzise steuerbaren Energieeintrag, stellen aber hohe Anforderungen an Optik, Wellenlänge und Prozessführung. Ultraschall bietet weitere Möglichkeiten, erfordert jedoch geeignete Kopplungskonzepte für tiefkalte Proben. Elektromagnetische Wechselfelder könnten insbesondere in Kombination mit absorbierenden Nano- oder Mikropartikeln einen sehr schnellen Volumenenergieeintrag ermöglichen. Begleitend werden Simulationen, präparative Versuche und Messmethoden entwickelt, um Auftauraten, Temperaturverteilungen und biologische Effekte besser bewerten zu können. Vorversuche ohne Zellen dienen dazu, Prozessfenster einzugrenzen und Risiken zu reduzieren. Anschließend sollen ausgewählte Konfigurationen mit biologischen Proben getestet werden.

Die Ergebnisse sollen die Grundlage für weiterführende Entwicklungsarbeiten bilden und neue Anwendungen in der Kryokonservierung eröffnen. Darüber hinaus können die gewonnenen Erkenntnisse auch für technische kryogene Systeme interessant sein, etwa für schnelle Wärmeschalter, kryogene Aktuatoren oder hochpräzise optische Systeme. Das Projekt versteht sich damit nicht nur als Entwicklung eines neuen Auftauverfahrens, sondern als Einstieg in eine breitere technologische Plattform für kontrollierte Energieeinträge bei tiefen Temperaturen.