Forschungsschwerpunkt: Biophotonik | Life Sciences | Umweltanalytik

Cytochrome-c - ein Protein als Fenster in die Bakterien.
Ramanspektrum eines Nitrosomonas Bakteriums.

Im Rahmen seiner angewandten optischen Forschung arbeitet das HOT an aktuellen Brennpunkt-Themen in der Biophotonik, den Lebenswissenschaften und der Umweltanalytik.

Unsere derzeitigen Anwendungsschwerpunkte sind hier

  • Mikroplastik: Online-Detektion in strömendem Wasser und Wirkungsvektoren
  • Mikroalgen: Karotinoide und Reaktionen auf Umwelteinflüsse
  • Bakterien: Nicht-invasive Verwandtschaftsbestimmung („in vivo Phylogenie“)
  • Biofilme: Nicht-invasive Langzeitbeobachtung, Spezies-Identifikation, und 3D Aufbau
  • Humanhaut: Optische Analytik (Dermatoskopie, Melanomdickenbestimmung, Quantifizierung von Karotinoiden, Vitamin D Synthese)
  • Innenohr: Nicht-invasive optische Diagnostik
  • Proteine: Proteinfunktionsanalyse

Experimentelle Methoden und Datenanalyse

Dafür arbeiten wir an neuen oder verbesserten experimentellen Methoden und Datenanalyse:

  • Multivariate Analyse und Clusterverfahren
    zur Diskriminierung und Gruppierung von Spektren
  • Raman-Resonanzprofile
    hochaufgelöste Resonanzprofile, Molekülidentifikation, durchstimmbare Rayleigh-Blockfilter
  • Simulation und Bildverarbeitung
    Ramansignale, OCT, Optoakustik, Photophysik/-chemie

Optische Verfahren

Die dabei vorwiegend eingesetzten optischen Verfahren sind

  • Konfokale Raman Mikroskopie
    ortsaufgelöst auf Zellebene; Information auf Molekülebene
  • Resonanz Raman Spektroskopie
    Information auf Molekül- und Molekülgruppenebene
  • Absorptions- und Transmissionsspektroskopie
  • Holografische Mikroskopie
  • Optoakustik
  • Optische Kohärenz Tomographie (OCT)

und die Kombination der Verfahren untereinander.

FORSCHUNGSPROJEKTE

  • RRS-OA
    Leitung: M. Wollweber
    Jahr: 2011
    Förderung: DFG
  • OCT
    Leitung: B. Roth, M. Rahlves
    Jahr: 2011
  • ODONTO
    Jahr: 2011
  • Forschungsinitiative "Wasser und Sicherheit"
    Leitung: B. Roth, M. Wollweber
    Team: A.-K. Kniggendorf
    Jahr: 2011
  • Hautkrebsscreening (HKS)
    Entwicklung eines digitalen Dermatoskopiegerätes mit erweitertem Diagnoseumfang für das automatisierte Ganzkörper-Hautkrebs-Screening (Melanom-früherkennung)
    Leitung: M. Wollweber
    Jahr: 2012
  • Melanomdickenbestimmung mittels Optoakustik und OCT
    Entwicklung eines Verfahren zur präoperativen Bestimmung der Dicke von Melanom-verdächtigen Hautläsionen.
    Leitung: B. Roth, M. Wollweber, U. Morgner, M. Rahlves
    Jahr: 2013
    Förderung: BMBF
  • OPTIMUS - Ramanspektroskopie an Mikroplastik, Mikroben und Spurenstoffen
    "Live"-Nachweis von kontaminiertem Mikroplastik in fließendem Trinkwasser mit Ramanspektroskopie für das BMBF-Verbundprojekt OPTIMUS mit dem Ziel eines Online Detektors zur permanenten Kontrolle von Trinkwasserströmen auf Mikroplastik.
    Leitung: B. Roth
    Team: A.-K. Kniggendorf
    Jahr: 2016
    Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
  • Smartphone-gestützte optische Schnelltests für diagnostische Anwendungen
    Entwicklung von Aptamer-funktionalisierten Oberflächenplasmonen (SPR)-Sensoren für die Smartphone-basierte patientennahe Labordiagnostik.
    Leitung: K. Bremer, B. Roth
    Team: M. Rahlves
    Jahr: 2017
    Förderung: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) und Europäischer Sozialfond (ESF)
  • AMIRA - Analyse mikrobieller Verwandtschaftsbeziehungen in vivo mit Ramanspektroskopie
    Im Projekt AMIRA wird am HOT in Kooperation mit dem Arbeitsbereich Wasser- und Abwasserbiologie am Institut für Siedlungswasserwirtschaft und Abfalltechnik (ISAH) eine vollständige Methode für die phylogenetisch sensitive Analyse komplexer bakterieller Biofilme entwickelt. Dies wird erstmalig die direkte vollständige Beobachtung fortschreitender, ungestörter Biofilmbildung einschließlich der Verwandtschaftsbeziehungen der die entstehenden Mikrohabitate besiedelnden Bakterien ermöglichen.
    Leitung: A.-K. Kniggendorf
    Jahr: 2018
    Förderung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - 397827619