Die Forschungsgruppe "Theorie der lebenden Materie" untersucht die Physik von Zellen, Geweben und Organismen: Wie funktioniert die zelluläre Maschinerie, die die Chromosomen bei der Zellteilung trennt? Wie können sich teilende Zellen verformen und schließlich teilen? Wie geben die Zellen in unserem Körper den Organen ihre Form? Wie können Zellen zwischen links und rechts unterscheiden? Welche Kräfte und Drehmomente sind daran beteiligt, wie werden sie erzeugt und wie sind sie maßstabsübergreifend organisiert?

Um diese Fragen zu klären, entwickeln wir analytische und numerische Verfahren zur Entschlüsselung der Physik des Lebens. Wir gehören zum Institut für Angewandte Physik, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster der TU Wien, öffnet in einem neuen Fenster und haben unsere eigene Forschungsgruppe als Teil des Forschungsbereich "Biophysik". Darüber hinaus kooperieren wir aktiv mit führenden experimentellen Laboratorien insbesondere in Wien aber auch weltweit.

Wir haben freie Stellen für Master- und Projektstudenten! Kontaktieren Sie uns!

Forschungsbereiche

Theorie des Zytoskeletts

Ein Großteil unseres derzeitigen Verständnisses der Physik des Zytoskeletts - der Struktur, die es den Zellen ermöglicht, ihre Form zu verändern und beizubehalten und sich zu bewegen - beruht auf phänomenologischen Theorien, die das Verhalten des Zytoskeletts anhand einiger weniger Materialeigenschaften wie Viskosität, Elastizität und aktive Spannungen beschreiben. Wie diese Eigenschaften durch mikroskopische Prozesse bestimmt werden, ist oft weniger gut verstanden. Wir versuchen, diese Lücke zu schließen, indem wir eine Theorie für die Physik des Zytoskeletts auf großen Längen- und Zeitskalen aus mikroskopischen Wechselwirkungsregeln herleiten, die im Labor gemessen werden können.

Synchronisation in lebenden Materialien

Molekulare Motoren die von ihnen angetriebenen Strukturen, wandeln durch einen mechanisch-chemischen Arbeitszyklus, chemische Energie in mechanische Arbeit um.  Wir versuchen, die Auswirkungen dieser Periodizität auf makroskopische Phänomene zu verstehen. Wie passen die Härchen die es Mikroben erlauben zu schwimmen, und die unsere Lungen rein halten, ihre Schlagmuster einander an um metachronale Wellen zu bilden und optimalen Transport zu gewährleisten? Können molekulare Motoren ihre Schritte synchronisieren? Was sind die großräumigen Folgen dieser Effekte?

Spindel-Feinstruktur und die Physik der Zellteilung

Mitotische und meiotische Spindeln sind die Strukturen, die die Chromosomen bei der Zellteilung positionieren und auf die Tochterzellen aufteilen. Ihr korrektes Funktionieren ist eine Voraussetzung für das Leben, und Fehlfunktionen der Spindeln liegen vielen Krankheiten zugrunde. Wir versuchen zu verstehen, wie Spindeln funktionieren, indem wir die Physik nutzen, um Daten aus der Lichtmikroskopie - die dynamische, zeitlich aufgelöste, aber räumlich grobe Informationen liefert - und der Elektronentomografie, die räumlich hoch aufgelöste Schnappschüsse von Spindelstrukturen, aber keine dynamischen Informationen liefert, zu integrieren.

Förderung

Die Gruppe "Theorie der lebenden Materie" wird durch das Programm "Vienna Research Groups for Young Investigators, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster" unter der Förderungsnummer VRG20-002 unterstützt.

Publikationen

Google Scholar, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster