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Wissenschaftliches Profil
Die Forschungsabteilung fokussiert sich auf die Erforschung, Entwicklung und Umsetzung innovativer optisch/photonischer Verfahren und Werkzeuge für die multiskalige Spektroskopie sowie multimodale Bildgebungsverfahren zusammen mit partikel- und chipbasierten molekularen Point-of-Care-Konzepten für die Analytik, Diagnostik und Therapie in den Bereichen Medizin, Lebens- und Umweltwissenschaften, Qualitäts- und Prozessanalytik sowie Pharmazie. Die Implementierung neuartiger Faserkonzepte für die Spektroskopie und Bildgebung als auch die fasergestützte Sensorik sowie der Einsatz oberflächenverstärkender Raman- und IR-Detektionsverfahren zur Steigerung der Sensitivität spektroskopischer Methoden runden das Forschungsprofil der Abteilung ab. Generell verfolgt die Forschungsabteilung das Ziel, die gesamte Analysemesskette abzudecken, wobei dezentral und laborunabhängig einsetzbare Probenvor- und aufbereitungsmethoden untersucht und in den gesamten Workflow implementiert werden. Zur Auswertung der gewonnenen Daten werden statistische, chemometrische bzw. bildauswertende Verfahren sowie Machine Learning erforscht und zum Einsatz gebracht.
Forschungsthemen
- Methodische Entwicklung von molekularem und funktionellem Kontrast-Mechanismen
- Raman / multimodale Instrumentierung für biomedizinische Fragestellungen; Implementierung bildgebender Verfahren in kompakte Systeme; mixed- and augmented Reality;
- Erforschung und Realisierung von miniaturisierten kostengünstigen Raman-Systemen
- Raman-spektroskopische Charakterisierung und Identifizierung von Pathogenen und deren Antibiotikaresistenzen (RamanBioAssay)
- Implementierung von spektraler Sensorik, Mikrofluidik, optische Fasern, Chip- und Nanopartikelbasierten Konzepten in kompakte miniaturisierte Setups;
- Forschung zu vor Ort und laborunabhängigen Probenvorbereitungs- und Behandlungsstrategien als wesentliche Werkzeuge für den Erfolg neuer Detektionssysteme und -methoden zur Abdeckung der gesamten Analysekette;
- Forschungsaktivitäten zu oberflächenverstärkten Detektionsverfahren zur Erhöhung der Empfindlichkeit spektroskopischer Methoden für biowissenschaftliche Fragestellungen ;
- Hochsensible Raman-Gassensoren zur Untersuchung von Umweltfragen;
- Untersuchung neuartiger Hohlkernfasern für hochsensible Anwendungen Raman Sensoren;
- Mustererkennung, multivariate und hyperspektrale Datenanalyse (Datenvisualisierung, -verarbeitung); Gerätesteuerung.
Die Suche nach neuen molekularen und funktionalen Kontrastmechanismen, deren Implementierung in innovative spektraloptische Verfahren und die darauf aufbauende Instrumentierung sind eine zentrale Herausforderung. Hierbei werden zwei komplementäre Ansätze verfolgt: Während ein Top-down-Ansatz auf der Basis physikalischer Messmethoden zur Spezifitäts- und Sensitivitätssteigerung herangezogen werden kann, stellt die Erforschung, Entwicklung und Integration von innovativen Markern und Labeln einen Bottom-up-Ansatz zur chemischen Kontrastierung dar.
Die Erforschung, Entwicklung und Implementierung von innovativen Technologien und Verfahren zielen insbesondere darauf ab,
- die Krankheitsdiagnostik zu verbessern (qualitativ und quantitativ);
- tiefgehende Einblicke in die Dynamik von Lebensprozessen zu ermöglichen;
- neue Anwendungsfelder der optischen Technologien für biomedizinische, umwelt- und lebenswissenschaftliche Kooperationspartner erschließen.
Anwendungsbereiche

- Mikrobielle Photonische Diagnostik (Erreger / Wirt / companion)
- Infektionsdiagnostik
- Spektrale Histopathologie (Molekülspektroskopie, hochauflösend und hyperspektrale Bildgebung)
- Medizinische, Umwelt-, Pharma-, Lebensmittel- und Prozessanalytik