Tumoren sind fokale Gewebeneubildungen, die aus autonom proliferierenden Zellen bestehen. Werkstoff- und Materialwissenschaften befassen sich mit Tumoren vor allem, wenn biologische Gewebe als komplexe, hierarchisch aufgebaute Materialien betrachtet oder künstliche Tumormodelle für Forschung und Diagnostik entwickelt werden.

Aus mechanischer Sicht lassen sich Tumoren als weiche, viskoelastische, häufig anisotrope Verbundwerkstoffe aus Zellen, extrazellulärer Matrix (ECM) und interstitieller Flüssigkeit beschreiben. Kennwerte wie Elastizitätsmodul, Kriech- und Relaxationsverhalten, Bruchzähigkeit sowie Gefüge (z. B. Kollagenfaser-Orientierung) sind entscheidend für Invasion, Metastasierung und Antwort auf therapeutische Eingriffe.

Künstliche Tumoren werden in Form von 3D-Zellkulturen, Sphäroiden oder Hydrogel-basierten Konstrukten gezielt hergestellt, um Tumorgewebe nachzuahmen. Hier stehen materialbezogene Parameter wie Porosität, Quellgrad, Steifigkeit und Abbaukinetik im Fokus, da sie Zellmigration, Proliferation und Wirkstoffpenetration maßgeblich steuern. Additive Fertigung und bioinspirierte Komposite ermöglichen definierte Gradienten der mechanischen und chemischen Umgebung.

Hauttumoren bieten ein Beispiel für die Kopplung von Struktur und Funktion: Veränderungen in der mechanischen Integrität der Dermis und der ECM-Architektur können mittels bildgebender und nano-/mikromechanischer Prüfmethoden (z. B. AFM, Nanoindentierung) charakterisiert werden und liefern potenzielle diagnostische Marker.

Für Wissenschaftler eröffnet die Betrachtung von Tumoren als funktionelle Materialien die Möglichkeit, mechanistische Modelle der Tumorprogression zu entwickeln, materialbasierte Diagnostik (elastographische Verfahren) zu verbessern und neuartige, mechanisch und chemisch maßgeschneiderte Therapieträger zu entwerfen.