Prof. Dr. Peter Fratzl

Forschungsschwerpunkte: Biologische Materialien, nachhaltige Materialien, regenerative Medizin, Biomineralisation, Forschung mit Synchrotronstrahlung

Peter Fratzl ist ein österreichischer Ingenieur und Physiker, der als Pionier der biologischen Materialwissenschaft gilt. Er untersucht die Zusammenhänge zwischen hierarchischen Strukturen biologischer Materialien und deren physikalische Eigenschaften. Seine Forschungen zu Knochen, Sehnen, Holz, Samenkapseln, Muschelschalen oder Insektenpanzern finden sowohl in den Ingenieurwissenschaften als auch in der Medizin Anwendung.

Ein zentraler Aspekt seiner Arbeit ist die Übertragung biologischer Prinzipien auf technische Fragestellungen. Durch die Analyse und das Verständnis der natürlichen Struktur-Funktions-Beziehungen werden Innovationspotenziale für biologische und biomimetische Materialien erschlossen.

Peter Fratzl arbeitet interdisziplinär an der Schnittstelle von Biologie, Medizin, Materialwissenschaften, Ingenieurwissenschaften und Geisteswissenschaften. Dabei kommen Methoden zur Anwendung, die größtenteils aus der Physik und Chemie stammen, insbesondere nutzt er das Verfahren der korrelativen Bildgebung auf multiplen Skalen. Die Nutzung der Synchrotronstrahlung ermöglicht in-situ- und in-operando-Untersuchungen von Materialien mittels hochauflösender Röntgenbeugung und Kleinwinkelstreuung.

Im medizinischen Kontext widmet sich Peter Fratzl insbesondere der Analyse von Knochen. Dabei werden sowohl grundlegende Mechanismen der Knochenregeneration als auch die Wechselwirkung mit Implantaten erforscht. Außerdem analysiert er die Multiskalenstruktur und mechanische Eigenschaften des Knochens bei seltenen Erkrankungen sowie den Einfluss von medikamentösen Therapien auf die Materialqualität des Knochens. Weiterhin untersucht Peter Fratzls Arbeitsgruppe Struktur-Eigenschafts-Beziehungen verschiedener biologischer Systeme, wie in bakteriellen Biofilmen, marinen Organismen, Insekten- und Arthropodenpanzer sowie unterschiedlichen Holzarten.

Ein weiterer Fokus liegt auf der Biomineralisation. Dazu untersucht Peter Fratzl den Einfluss organischer Additive auf die Kristallisation biogener Mineralien, die mechanischen Eigenschaften von Biokeramik sowie die Mineralisationsvorgänge im Knochen. Im Bereich der Gewebeforschung stehen Wachstumsmechanismen unter variierenden physikalischen Randbedingungen, wie Steifigkeit oder Krümmung des Substrats, sowie die analytische und numerische Modellierung dieser Prozesse im Fokus.

Ein übergeordnetes Ziel von Peter Fratzl besteht schließlich in der Übertragung biologisch-inspirierter Prinzipien auf die Entwicklung innovativer Werkstoffe. Dazu zählen Materialien mit außergewöhnlichen mechanischen Eigenschaften, bruchresistente Faserstrukturen, selbstheilende und responsive Systeme sowie Materialien, die reversible Formänderungen als Reaktion auf Feuchtigkeit oder andere Stimuli zeigen. Ergänzend wird an Konzepten für die Entwicklung nachhaltiger Materialien sowie an der Nutzung minderwertiger Rohstoffe für neuartige Materialdesigns gearbeitet.