Die Arbeitsgruppe Biosensoren am Institut für Nanoskalige und Biobasierte Materialien ist spezialisiert auf die Entwicklung neuartiger, miniaturisierter Biosensorplattformen für verschiedene Anwendungen. Unser Fokus liegt auf der Weiterentwicklung von elektrochemischen, optischen, elektromechanischen und MEMS-Biosensoren.
Unsere Gruppe zeichnet sich durch die Entwicklung von Biosensor-Assays aus, die Biomoleküle und Mikro-/Nanokompositen mit MEMS-Technologie und mikrofluidischen Systemen integrieren. In jüngster Zeit haben wir die Verwendung von biomimetischen Materialien als Rezeptoren erforscht, um damit das Potenzial der Biosensorik zu erweitern. Unser Ziel ist es, an der Schnittstelle verschiedener Disziplinen innovativ zu sein und die Biosensorik voranzutreiben.
Sie wollen mit uns arbeiten oder kooperieren? Dann wenden Sie sich gern direkt an Dr. Parvaneh Rahimi (parvaneh [dot] rahimi [at] esm-tu-freiberg [dot] de).
Forschung und Kompetenzen
Projekte
CONSENS konzentriert sich auf die Entwicklung neuer Handheld-Sensoren zum Nachweis von Organophosphor-, Triazin- und Phenol-Pestiziden in Lebensmitteln und Wasser, die auf molekular geprägten Polymeren basieren, die auf molekularer Ebene mit Kohlenstoff-Nanomaterialien (Graphen, Kohlenstoff-Nanoröhrchen, Graphen-Nanobänder) hybridisiert sind. Die Kohlenstoffnanokomposite bieten eine hervorragende Leitfähigkeit und Robustheit, während die molekular geprägten Polymere für Spezifität und Selektivität sorgen. Leitfähige Tinte, die auf diesen Hybriden basiert, wird in 2-D-Technik auf Handschuhe aufgedruckt, um Sensorplatformen für Echtzeit-Screenings vor Ort zu schaffen. Der "On-Finger"-Nachweis in einer Vielzahl von Proben entspricht den Anforderungen verschiedener Umwelt- und Sicherheitsanwendungen und ermöglicht eine schnelle Reaktion beim Schutz und bei der Beseitigung von Verschmutzungen.
Partner: Spanien, Serbien, Mazedonien, Deutschland
Zeitraum: 2023 - 2026
Weitere Informationen: https://consensproject.com/
Im Rahmen des Projektes soll ein neuartiger, mobil einsetzbarer Sensor für den Nachweis umwelt- bzw. gesundheitsschädlichen Substanzen wie bspw. Antibiotika und endokrinen Disruptoren in Wasser und Abwasser in relevanten Konzentrationen durch die Kombination von Technologien der Biosensorik und der Mikrosystemtechnik entwickelt werden.
Zeitraum: 2023-2025
Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer digitalen anpassbaren mikrofluidischen Sensorplattform, die einen hochempfindlichen Vor-Ort-Nachweis von chemischen oder biologischen Spezies aus den Bereichen Lebensmittel- und Umweltanalytik sowie medizinischer Diagnostik erlaubt. Um eine hochselektive und effiziente Detektion von anwendungsrelevanten chemischen oder biologischen Zielmolekülen zu ermöglichen, werden im Projekt drei, bisher nicht kombinierte, Strategien für ein stark verstärktes Sensorsignal verfolgt:
(1) Ausnutzung von Prinzipien der molekularen Erkennung
(2) Ausnutzung des oberflächenverstärkenden Raman-Effekts: Die ausgewählten Biorezeptoren sollen auf Metallnanopartikel (z.B. Au, Ag, oder Kern-Schale-Nanopartikel) immobilisiert werden, um den durch Metalloberflächen induzierten bekannten Verstärkungseffekt der Raman-Streuung (SERS= Surface Enhanced Raman Scattering) zu nutzen.
(3) Ausnutzung von lichtleitenden Eigenschaften von aerogel-funktionalisierten mikrofluidischen Kanälen
ESF Plus Promotionsförderung
Zeitraum: 2023-2027
Weitere Informationen: https://tu-freiberg.de/forschung/esf-promotionsfoerderung/esf-plus-gefoerderte-nachwuchsforschungsgruppen-und
Ziel des Projektes ist die Synthese und Funktionalisierung von Hydrogelen mit Biomolekülen und ihre Verwendung als sensitive Schicht für die Entwicklung eines MEMS-basierten Multi-Analyt-Sensors, der eine Vor-Ort-Analyse der gewünschten Analyte ermöglicht. Neben dem direkten Anbinden von Biorezeptoren (wie Aptameren, DNA oder Antikörpern) an die bewegliche Membran sind biofunktionalisierte Hydrogele als sensitive Materialien vielversprechende Alternativen in kapazitiven MEMS. Es sollen unterschiedliche biofunktionalisierte Hydrogele als sensitive Schichten entwickelt werden, um sie in kapazitiven MEMS zu integrieren und für eine Multi-Analyt-Messung von chemischen oder biologischen Spezies aus den Bereichen Lebensmittel- und Umweltanalytik sowie medizinischer Diagnostik zu validieren.
ESF Plus Promotionsförderung
Zeitraum: 2023-2027
Weitere Informationen: https://tu-freiberg.de/forschung/esf-promotionsfoerderung/esf-plus-gefoerderte-nachwuchsforschungsgruppen-und
Mobilität zu Lernzwecken für Studierende und Personal im Hochschulbereich
Deutschland-Iran-Irak
Zeitraum: 2023-2025
Erasmus-Doktorandin Stipendium
- Entwickelung von Biosensoren für den Nachweis von Progestron und ihre Verwendung als praxisnahe Diagnosemöglichkeiten in Nigeria (Dr. Chidimma Akudo Omeke )
- Entwicklung von MIP-Sensoren für den Nachweis von Schwermetallen und PAH in Wasser und mögliche Anwendung in Kenia (Msc. Mwende Tomno Rose)
Deutschland- Kenia- Nigeria
Zeitraum: 2024
Abgeschlossene Projekte
Um eine patientennahe Analytik und damit ein zuverlässiges Diagnostiksystem für Leberkrebs zu entwickeln, soll im Projekt ein Bio-Chip mit integriertem elektrochemischem Biosensor auf Basis von microRNA-122 als Biomarker entwickelt werden.
ESF Promotionsförderung
Zeitraum: 2020-2023
Dr. rer. nat. Parvaneh Rahimi
Dr. Parvaneh Rahimi ist derzeit Gruppenleiterin der Forschungsgruppe Biosensoren am Institut für Nanoskalige und Biobasierte Materialien (INBM) der TU Bergakademie Freiberg.
Sie schloss 2007 ihr Masterstudium im Bereich elektrochemische Sensoren an der Universität Yazd ab und promovierte 2011 in analytischer Chemie im Bereich elektrochemische Biosensoren an der Universität Teheran. Ihre Forschung konzentriert sich auf die Integration von biologischen Molekülen oder biomimetischen Materialien mit Mikro-/Nanokompositen und anschließend mit einem geeigneten Detektionssystem, insbesondere elektrochemischen, optischen und elektromechanischen Systemen, um neuartige (Bio-)Sensoren für verschiedene Anwendungen zu entwickeln.
E-Mail: parvaneh [dot] rahimi [at] esm [dot] tu-freiberg [dot] de
Dipl. Ing. Hannes Stapf
Dipl. Ing. Hannes Stapf hat zwischen 2016 und 2022 an der TU Bergakademie Freiberg Nanotechnologie studiert und vertiefte sich während seines Studiums in das Themengebiet der Biosensorik. Dabei beschäftigte er sich mit der Aptamer-Funktionalisierung verschiedener Oberflächen. Seine Diplomarbeit schrieb er zum Thema „Antibiotika-Detektion mittels eines Aptamer-basierten MEMS-Biosensors“. Seit Oktober 2022 arbeitet Herr Stapf an seiner Promotion zum Thema „Entwicklung und Charakterisierung eines Aptamer-basierten MEMS-Biosensor-Arrays für die Detektion multipler Umweltschadstoffe“ am Institut für Nanoskalige und Biogene Materialien (INBM).
E-Mail: hannes [dot] stapf [at] doktorand [dot] tu-freiberg [dot] de
Dipl. Ing. Lara Jakob
Lara Jakob ist Doktorandin am Institut für Nanoskalige und Biobasierte Materilaien in der Arbeitsgruppe Biosensorik. Im Jahr 2023 schloss sie erfolgreich ihr Studium im Diplomstudiengang Nanotechnologie an der TU Bergakademie Freiberg ab, wobei sie ihren Fokus auf Bio- und Nanoanalytik legte.
Bereits während ihres Studiums widmete sie sich intensiv Licht- und Flüssigkeitsleitern für die optische Sensorik. Sowohl ihre Studienarbeit als auch ihre Diplomarbeit verfasste sie über die Funktion und Herstellung von optofluidischen Lichtleitern für die Raman-Spektroskopie. In ihrer Promotion baut sie auf diesen Erfahrungen auf und vertieft ihre Forschung im Bereich der mehrfach verstärkten Raman-Sensorik in mikrofluidischen Systemen.
Dieses Vorhaben wird im Rahmen der Landesinnovationsförderung unterstützt, finanziert durch den Europäischen Sozialfonds Plus (ESF Plus) im Freistaat Sachsen für den Förderzeitraum von 2023 bis 2027.
E-Mail: lara [dot] jakob [at] doktorand [dot] tu-freiberg [dot] de
Dipl. Ing. Maximilian Lippold
Dipl. Ing. Maximilian Lippold schloss sein Studium der Nanotechnologie mit einer Diplomarbeit zum Thema Ramansignalverstärkung in aerogelbeschichteten Kapillaren im August 2023 ab. Im Rahmen seiner, durch ein ESF-Stipendium geförderten, Promotion am Institut für Nanoskalige und Biobasierte Materialien" beschäftigt er sich mit dem Thema Biofunktionalisierte Hydrogele für MEMS.
E-Mail: maximilian [dot] lippold [at] doktorand [dot] tu-freiberg [dot] de
M. Sc. Sedigheh Falahi
Sedigheh Falahi erlangte 2013 ihren Bachelor-Abschluss in Physik, gefolgt von einem Master-Abschluss in Nanotechnologie/Nanophysik im Jahr 2017, beide im Iran. Ihre Masterarbeit konzentrierte sich auf die Entwicklung elektrochemischer DNA-basierter Sensoren zur Erkennung von Tumormarkern und unterstrich dabei ihren Schwerpunkt auf der Anwendung der Nanotechnologie für den medizinischen Fortschritt.
Seit 2020 promoviert Frau Falahi an der TU Freiberg und ist dort in der Arbeitsgruppe Biosensoren tätig. Ihre aktuelle Forschung konzentriert sich hauptsächlich auf die Entwicklung innovativer elektrochemischer (Bio-)Sensoren mit besonderem Schwerpunkt auf medizinischer Diagnostik und Lebensmittelüberwachung. Dies zeigt ihr Engagement, ihr Fachwissen in der Nanotechnologie auf verschiedene und kritische Bereiche der öffentlichen Gesundheit und Sicherheit anzuwenden.
E-Mail: sedigheh [dot] falahi [at] doktorand [dot] tu-freiberg [dot] de