Biophysik untersucht biologische Systeme mit den Konzepten und Methoden der Physik. Im Kontext von Materialien fokussiert sie insbesondere auf die Struktur, Dynamik und mechanischen Eigenschaften biologischer und bioinspirierter Werkstoffe wie Proteine, Nukleinsäuren, Zellmembranen, Gewebe und Hybridmaterialien.

Ein zentrales Anliegen ist die Aufklärung der Struktur-Funktions-Beziehungen auf molekularer bis mesoskopischer Skala. Biophysikalische Methoden umfassen unter anderem Röntgenkristallographie, Kryo-Elektronenmikroskopie, NMR-Spektroskopie, Einzelmolekül-Methoden (z. B. optische Pinzetten, AFM) sowie Streu- und Spektroskopietechniken. Daraus werden thermodynamische und kinetische Parameter (Bindungsenergien, Faltungsraten, Diffusionskoeffizienten) abgeleitet, die für das Verständnis biologischer Materialien essenziell sind.

Mechanische Biophysik adressiert Elastizität, Viskoelastizität, Bruch- und Ermüdungsverhalten biologischer Gewebe und zellulärer Strukturen. Diese Erkenntnisse fließen in das Design bioinspirierter Hochleistungswerkstoffe (z. B. Seiden-Analoga, Komposite nach Vorbild von Knochen oder Perlmutt) sowie in die Entwicklung von Biomaterialien für Implantate und Tissue Engineering ein.

Auf der theoretischen Seite kombiniert die Biophysik statistische Mechanik, Kontinuumsmechanik und Mehrskalen-Simulationen, um Prozesse wie Proteinaggregation, Membranorganisation oder zelluläre Mechanotransduktion quantitativ zu beschreiben. Damit stellt die Biophysik eine wesentliche Brücke zwischen Physik, Biologie, Chemie und Werkstofftechnik dar und liefert quantitative Modelle für die Entwicklung funktionaler, adaptiver und selbstheilender Materialien.