Lebende Materialien sind Werkstoffe, in die lebende Zellen funktional integriert sind, sodass der Werkstoff über zelluläre Aktivitäten dynamische Eigenschaften erhält. Typischerweise handelt es sich um Mikroorganismen (z. B. Bakterien, Hefen, Mikroalgen) oder eukaryotische Zellen, die in einer definierten Matrix (Polymeren, Gelen, anorganischen Gerüsten) immobilisiert oder selbst ein strukturbildendes Netzwerk ausbilden.

Im Gegensatz zu klassischen Funktionswerkstoffen besitzen lebende Materialien die Fähigkeit zur Selbstheilung, Adaptation, Sensorik und sogar zur begrenzten Selbstreplikation. Die Zellen wirken dabei als aktive, programmierbare Funktionseinheiten, während die Matrix mechanische Stabilität, Stofftransport und Schutz bereitstellt. Durch synthetische Biologie und genetisches Engineering können Zellen so modifiziert werden, dass sie gezielt Signale detektieren, Metabolite produzieren oder die Matrixstruktur beeinflussen.

Wichtige Unterklassen sind bio-hybride lebende Materialien und hybride lebende Materialien, bei denen lebende Komponenten mit synthetischen, oft polymeren oder anorganischen Phasen kombiniert werden, sowie Engineered Living Materials (ELMs), bei denen sowohl die Zellen als auch ihre extrazelluläre Matrix gezielt designt sind, um definierte makroskopische Materialeigenschaften (z. B. Elastizität, Leitfähigkeit, Permeabilität) zu erreichen.

Zentrale Herausforderungen umfassen die Langzeitstabilität (Kontrolle von Wachstum, Viabilität und Mutation), Sicherheitsaspekte (Biocontainment, genetische Abschaltmechanismen), die skalierbare Fertigung sowie die normgerechte Charakterisierung der gekoppelten bio-physikalischen Eigenschaften. Anwendungsfelder reichen von adaptiven Baustoffen und selbstheilenden Beschichtungen über bioreaktive Filter und Biosensoren bis hin zu medizinischen Implantaten mit integrierter zellulärer Funktion.