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Plasmonverstärkte Bioanalytik
Unsere Arbeitsgruppe widmet sich der Erforschung innovativer optischer Effekte zur signifikanten Steigerung der Signalintensität in der Raman-Spektroskopie. Dies wird erreicht durch die die Verstärkung der elektromagnetischen Feldintensität in der Nähe plasmonischer Nanostrukturen und deren Kopplung mit Schwingungsmoden von Molekülen. Dieser Effekt wird als oberflächenverstärkte Raman-Spektroskopie (SERS) bezeichnet. Das Ziel unserer Forschung ist es, aufbauend auf einem tiefgehenden Verständnis dieser Signalverstärkungsmechanismen, maßgeschneiderte Strukturen zu entwerfen, zu charakterisieren und für praktische Anwendungen nutzbar zu machen.
Unsere Entwicklungen finden Anwendung in verschiedenen Bereichen, wie der Umweltanalytik sowie der Medizin. Insbesondere arbeiten wir an innovativen Lösungen zur Überwachung von Medikamentenspiegeln und dem Nachweis von Metaboliten und Biomarker in komplexen humanen Matrices. Darüber hinaus erforschen wir den Nachweis von umweltrelevanten Schadstoffen in Wasserproben sowie die Detektion von Signalmolekülen im Rahmen der mikrobiellen Kommunikation.
Application scenarios of SERS in complex biomatrices
Forschungsthemen
Die Arbeitsgruppe arbeitet an der Herstellung und dem Verständnis von plasmonischen Strukturen einschließlich Funktionalisierung, um Schwingungsbanden in Raman-Spektren zu verstärken und leistungsstarke SERS-Strukturen für die Biophotonik anwendbar zumachen.
- Erforschung plasmonischer Strukturen für den Einsatz als SERS-Substrat
- Oberflächenfunktionalisierung plasmonischer Nanostrukturen
- Anwendung der SERS-Methode in der Bio-, Umwelt- und medizinischen Analytik
- Nachweis von Medikamenten und deren Metabolite und deren Quantifizierung in komplexen Körperflüssigkeiten wie Urin oder Blut-basierte Matrices bzw. biologischen Proben
- Untersuchung von Körperflüssigkeiten für den Nachweis von Biomarkern
- Nachweis von Schadstoffen in wässrigen Umweltproben
- Detektion von Signalmolekülen in Mikroorganismenkultur
Anwendungsbereiche
- Qualitativer und quantitativer Nachweis niedermolekularer Substanzen (z.B. Medikamente, Metabolite) in Körperflüssigkeiten und biologischen Proben unter Verwendung leistungsstarker SERS-aktiver Strukturen
- Identifikation von Biomarkern zur therapieunterstützenden Untersuchung von Körperflüssigkeiten
- SERS-basierte Detektionsverfahren in klinischer Umgebung und unter Verwendung von ressourcenschonenden SERS-Strukturen für Einsatzgebiete mit geringer Infrastruktur
- Semiquantifizierung von Schadstoffen in umweltrelevanten Wasserproben
- Identifikation von Signalmolekülen in Quorum sensing