Biologische Bildgebung bezeichnet die Gesamtheit der Methoden, mit denen Struktur, Zusammensetzung und Dynamik biologischer Systeme räumlich und zeitlich aufgelöst dargestellt werden. Für die Werkstofftechnik ist sie besonders relevant, wenn biologische Gewebe, bioinspirierte Materialien oder biohybride Systeme hinsichtlich ihrer Mikro- und Nanostruktur charakterisiert werden.

Zentrale Technologien umfassen optische Mikroskopie (z.B. Konfokal- und Mehrphotonenmikroskopie), Elektronenmikroskopie (REM, TEM, Kryo-TEM), Röntgenbildgebung (Mikro-CT, Phasenkontrast) sowie magnetische und nukleare Verfahren (MRT, NMR-Mikrotomographie). Ergänzt werden diese durch molekulare Bildgebung, bei der spezifische Marker (Fluorophore, Nanopartikel, Radiotracer) gezielt an Biomoleküle oder Zellen gekoppelt werden, um funktionelle Informationen zu gewinnen.

In der materialwissenschaftlichen Forschung ermöglicht biologische Bildgebung z.B. die Analyse von Zell-Material-Interaktionen, Degradationsprozessen bioresorbierbarer Werkstoffe, der In-vivo-Stabilität von Implantaten oder der Poren- und Faserarchitektur von Tissue-Engineering-Scaffolds. Hohe Anforderungen bestehen an Auflösung, chemische Spezifität, quantitative Auswertbarkeit sowie an möglichst artefaktfreie Probenpräparation (Fixierung, Färbung, Kryotechnik).

Aktuelle Entwicklungen zielen auf multimodale und korrelative Bildgebung, bei der Daten aus verschiedenen Modalitäten (z.B. Fluoreszenzmikroskopie und Elektronenmikroskopie) registriert und gemeinsam ausgewertet werden. Damit lassen sich Struktur-Funktions-Beziehungen in komplexen biofunktionalen Materialien präzise korrelieren und Modelle für mechanisches Verhalten, Transportphänomene und Alterungsprozesse validieren.