| Zusammenfassung |
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Materialwissenschaftliche FuEuI-Projekte mit dem Fokus auf biohybride und lebende Materialsysteme Gefördert werden daher vornehmlich interdisziplinäre FuEuI-Projekte im Bereich der Material- und Werkstoffforschung mit einem der folgenden Schwerpunkte: 1. Biohybride Materialien Biohybride Materialien im Sinne dieser Ausschreibung sind Materialsysteme, die durch die Kombination von nicht-lebenden biologischen Komponenten mit synthetischen, das heißt nicht-biologischen Komponenten, entstehen. Bei nicht-lebenden biologischen Komponenten handelt es sich um Biomoleküle wie Proteine, Lipide, Nukleinsäuren oder Saccharide. Diese können sowohl natürlichen Ursprungs als auch mit Hilfe von Syntheseverfahren hergestellt sein. Synthetische Komponenten sind durch chemische Prozesse künstlich hergestellte Verbindungen, die nicht in der Natur vorkommen. Beispiele hierfür sind synthetische Polymere, Keramiken, Glas und Metalle. Der Mehrwert biohybrider Materialien liegt in der gezielten Kombination der vorteilhaften Eigenschaften von Biomolekülen wie Spezifität, Selektivität oder Selbstorganisation mit der Robustheit und Kontrollierbarkeit synthetischer Materialien. Beispiele für derartige Materialsysteme sind unter anderem für den Einsatz in - Biosensoren zur Detektion von Umweltparametern wie Luft- oder Wasserqualität,
- DNA-basierten Klebstoffen zur hochspezifischen und reversiblen Verklebung von Komponenten im Nanometerbereich,
- biosensorischen Implantaten zur Überwachung spezifischer hämatologischer Messwerte und
- Lipid- oder Kohlenhydrat-basierten Drug-Delivery-Systemen zur gezielten Wirkstofffreisetzung, zum Beispiel in der Krebstherapie.
geeignet. 2. Lebende Materialien Lebende Materialien im Sinne dieser Ausschreibung sind Materialsysteme, die durch die Kombination von lebenden Komponenten mit nicht-lebenden Komponenten entstehen. Bei lebenden Komponenten handelt es sich um vollständige prokaryotische oder eukaryotische Zellen wie Bakterien, Algen, Pilze oder Säugerzellen. Nicht-lebende Komponenten umfassen alle natürlichen und synthetisch hergestellten Materialien. Der Mehrwert lebender Materialien liegt in der gezielten Kombination vorteilhafter Eigenschaften dieser beiden Komponenten. Die lebenden Systeme bringen Eigenschaften wie Adaptivität, Programmierbarkeit oder Selbstheilung in das Materialsystem ein. Die zweite Komponente hilft durch strukturelle oder andere unterstützende Eigenschaften, die Funktionalität der lebenden Systeme optimal auszunutzen und/oder diese mit zusätzlichen Funktionalitäten zu erweitern. Beispiele für derartige Materialsysteme sind unter anderem für den Einsatz in - biologischen Energieumwandlungssystemen wie Solarzellen, die Photosynthese-betreibende Mikroorganismen integrieren,
- selbstheilenden Baustoffen wie Beton, die Calciumcarbonat-präzipitierende Mikroorganismen enthalten,
- probiotischen Verpackungen zur Verlängerung der Haltbarkeit von frischen Lebensmitteln,
- mikrobiellen Drug-Delivery-Systemen zur Synthese sowie orts- und zeitaufgelösten Abgabe von Wirkstoffen im Körper und
- 3D-gedrucktem Gewebeersatz
geeignet. Die Aufzählung der genannten Beispiele und Anwendungsfelder dient lediglich der Veranschaulichung der möglichen Themenvielfalt. Die vorliegende Ausschreibung sieht eine anwendungsoffene Förderung von FuEuI-Projekten vor. Im Rahmen der geförderten Projekte sollen neuartige biohybride und lebende Materialsysteme zur gezielten Lösung technischer Problemstellungen in der Material- und Werkstoffforschung erschlossen werden. Hierdurch werden die Grenzen heutiger Lösungsansätze hinsichtlich Funktionalität und Leistungsfähigkeit überwunden, wodurch eine perspektivische Realisierung innovativer Produkte und Prozesse ermöglicht wird. Produktions- und verfahrenstechnische Prozesse können in den Vorhaben mitbetrachtet, weiterentwickelt oder optimiert werden, sofern sie eine Verbesserung der Eigenschaften des biohybriden oder lebenden Materialsystems zum Ziel haben. Die Erforschung der Materialen muss im Fokus der FuEuI-Arbeiten stehen. Die Projektideen müssen insbesondere den Mehrwert im Vergleich zu existierenden Marktlösungen aufzeigen und das Industrieinteresse am angestrebten Lösungsansatz sowie die zu erwartende Hebelwirkung für die deutsche Wirtschaft darlegen. Zielsetzung ist die Validierung des industriellen Umsetzungspotenzials der innovativen Lösungsansätze unter Aufbau eines Demonstrator-Modells. Die geförderten Projektideen müssen über eine ausreichende Innovationshöhe verfügen beziehungsweise den Stand der Technik signifikant übertreffen. Voraussetzung ist, dass der technologische Mehrwert des Lösungsansatzes durch das Zusammenwirken der biologischen beziehungsweise lebenden mit der zweiten Komponente erreicht wird. Nicht Gegenstand der Förderung sind FuEuI-Arbeiten, deren thematischer Schwerpunkt auf die reine Nutzung und Verarbeitung biologischer Ressourcen (zum Beispiel nachwachsender Rohstoffe) für technische Anwendungen abzielt, rein biotechnologische Lösungsansätze sowie Anwendungen im Bereich von Kosmetika oder Lebensmitteln. Neben den wissenschaftlich-technischen Aspekten sollen auch ethische, rechtliche und soziale Aspekte (ELSA) sowie weitere Querschnittsthemen wie Normung, Standardisierung, Materialsicherheit und regulatorische Anforderungen frühzeitig berücksichtigt werden und in die FuEuI-Arbeiten einfließen. Der Einsatz digitaler Technologien zur Modellierung und Simulation von Materialien und Prozessen sollte integraler Bestandteil der FuEuI-Arbeiten sein, sofern daraus ein unmittelbarer Nutzen für das Forschungsprojekt resultiert. Die FAIRe Handhabung/Speicherung von materialwissenschaftlichen Daten ist stets zu gewährleisten. Eine Reflektion vorliegender Erkenntnisse aus und eine Zusammenarbeit mit den themenspezifischen Initiativen der Nationalen Forschungsdateninfrastruktur (NFDI) wird unterstützt. Eine Zusammenarbeit mit der Innovationsplattform „MaterialDigital“ beschriebenen Projekten ist obligatorisch. Entsprechende fachliche Expertise ist im Projekt einzuplanen. Auch die Umweltverträglichkeit von Materialien und Prozessen im Sinne einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft muss bei der Erforschung und Entwicklung fortschrittlicher biohybrider und lebender Materialsysteme von Anfang an berücksichtigt werden. Allianzen mit Großunternehmen, die als assoziierte Partner die spätere marktwirtschaftliche Umsetzung der FuEuI-Ergebnisse unterstützen, sind generell erwünscht. Ergänzend zu der Evaluation des Förderprogramms wird der Erfolg der geförderten Maßnahme, auch bezogen auf die Erreichung der förderpolitischen Ziele, anhand der folgenden Kriterien überprüft: - Aufbau/Validierung eines Demonstrator-Modells, das auf einen spezifischen, industriell und gesellschaftlich relevanten Anwendungsfall ausgerichtet ist;
- plausibler, aktualisierter Transferplan für eine mögliche nächste Phase;
- wirksame Zusammenarbeit mit der Plattform „MaterialDigital“, Speicherung der erzeugten Daten nach den FAIR-Prinzipien als Basis für eine zukünftige Entwicklung von Ontologien;
- plausibles Digitalisierungskonzept für eine mögliche nächste Phase.
FuEuI-Projekt zur Erarbeitung von Praxisbeispielen für die Digitalisierung biohybrider und lebender Materialsysteme
Gefördert werden daher vornehmlich interdisziplinäre FuEuI-Projekte im Bereich der Material- und Werkstoffforschung mit einem der folgenden Schwerpunkte: 1. Biohybride Materialien Biohybride Materialien im Sinne dieser Ausschreibung sind Materialsysteme, die durch die Kombination von nicht-lebenden biologischen Komponenten mit synthetischen, das heißt nicht-biologischen Komponenten, entstehen. Bei nicht-lebenden biologischen Komponenten handelt es sich um Biomoleküle wie Proteine, Lipide, Nukleinsäuren oder Saccharide. Diese können sowohl natürlichen Ursprungs als auch mit Hilfe von Syntheseverfahren hergestellt sein. Synthetische Komponenten sind durch chemische Prozesse künstlich hergestellte Verbindungen, die nicht in der Natur vorkommen. Beispiele hierfür sind synthetische Polymere, Keramiken, Glas und Metalle. Der Mehrwert biohybrider Materialien liegt in der gezielten Kombination der vorteilhaften Eigenschaften von Biomolekülen wie Spezifität, Selektivität oder Selbstorganisation mit der Robustheit und Kontrollierbarkeit synthetischer Materialien. Beispiele für derartige Materialsysteme sind unter anderem für den Einsatz in - Biosensoren zur Detektion von Umweltparametern wie Luft- oder Wasserqualität,
- DNA-basierten Klebstoffen zur hochspezifischen und reversiblen Verklebung von Komponenten im Nanometerbereich,
- biosensorischen Implantaten zur Überwachung spezifischer hämatologischer Messwerte und
- Lipid- oder Kohlenhydrat-basierten Drug-Delivery-Systemen zur gezielten Wirkstofffreisetzung, zum Beispiel in der Krebstherapie,
geeignet. 2. Lebende Materialien Lebende Materialien im Sinne dieser Ausschreibung sind Materialsysteme, die durch die Kombination von lebenden Komponenten mit nicht-lebenden Komponenten entstehen. Bei lebenden Komponenten handelt es sich um vollständige prokaryotische oder eukaryotische Zellen wie Bakterien, Algen, Pilze oder Säugerzellen. Nicht-lebende Komponenten umfassen alle natürlichen und synthetisch hergestellten Materialien. Der Mehrwert lebender Materialien liegt in der gezielten Kombination vorteilhafter Eigenschaften dieser beiden Komponenten. Die lebenden Systeme bringen Eigenschaften wie Adaptivität, Programmierbarkeit oder Selbstheilung in das Materialsystem ein. Die zweite Komponente hilft durch strukturelle oder andere unterstützende Eigenschaften, die Funktionalität der lebenden Systeme optimal auszunutzen und/oder diese mit zusätzlichen Funktionalitäten zu erweitern. Beispiele für derartige Materialsysteme sind unter anderem für den Einsatz in - biologischen Energieumwandlungssystemen wie Solarzellen, die Photosynthese-betreibende Mikroorganismen integrieren,
- selbstheilenden Baustoffen wie Beton, die Calciumcarbonat-präzipitierende Mikroorganismen enthalten,
- probiotischen Verpackungen zur Verlängerung der Haltbarkeit von frischen Lebensmitteln,
- mikrobiellen Drug-Delivery-Systemen zur Synthese sowie orts- und zeitaufgelösten Abgabe von Wirkstoffen im Körper und
- 3D-gedrucktem Gewebeersatz
geeignet. Wissenschaftliches Projekt zum Wissens- und Technologietransfer Wesentliche Ziele sind die Vernetzung der geförderten Projekte untereinander, die übergreifende Aufbereitung der Forschungsergebnisse für unterschiedliche Zielgruppen einschließlich der interessierten Öffentlichkeit sowie die Sensibilisierung der Fördermittelempfänger für und ihre Schulung in übergreifenden Fach- und Querschnittsthemen. Dabei muss eng mit der Plattform „MaterialDigital“ und den dort aufgebauten Formaten und Infrastrukturen kooperiert werden. Zu den Aufgaben des wissenschaftlichen Projekts, die in Absprache mit dem für die Umsetzung dieser Bekanntmachung beauftragten Projektträger erfolgen, gehören daher unter anderem: - Die Einrichtung und Pflege einer Internetseite zur Fördermaßnahme,
- die Erarbeitung und Bereitstellung von Informationsmaterialien zum Themengebiet,
- die Vorbereitung und Durchführung von Veranstaltungen, insbesondere von Statusseminaren und verbundübergreifenden Doktorandenseminaren,
- die Unterstützung der geförderten FuEuI-Projekte im Hinblick auf ethische, rechtliche und soziale Aspekte (ELSA) sowie weitere Querschnittsthemen wie Normung, Standardisierung, Materialsicherheit und regulatorische Anforderungen durch gezielte Beratung sowie geeignete Formate wie Vorträge, Workshops und Webinare,
- die Durchführung spezifischer Aktivitäten, um insbesondere KMU einschließlich Start-ups den Zugang zu den im Rahmen der Fördermaßnahme erzielten Projektergebnissen zu erleichtern, und
- die Erstellung einer Ergebnisbroschüre der geförderten FuEuI-Projekte.
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