• Entwicklung von Biosensoren zum Prozessmonitoring von Bioreaktoren und Zellkulturen mittels Kopplung von Mikrodialyse und Infrarotspektroskopie
• Entwicklung von reagenzfreien Analysenmethoden für die klinische Chemie (Untersuchungen von Körperflüssigkeiten wie Blut, Speichel und Harn)
• Entwicklung von Verfahren zur nichtinvasiven Blutglucosemessung mittels NIR-Spektrometrie
• Entwicklungen zur Sensorik für das Monitoring von Erntegütern mit Schwerpunkt „Feuchtebestimmung“
• Entwicklung neuer analytischer Methoden zur Qualitätskontrolle von Biopharmaka mit Schwerpunkt „Insuline“
• Materialanalytik von Polymeren, Fetten, Ölen und Kraftstoffen (z.B. Oxidationsbeständigkeit von Pflanzenölen und Biodiesel)
• Umweltanalytische Methoden zur Untersuchung von Kohlenwasserstoffen und Derivaten in verschiedenen Umweltkompartimenten wie Boden und Wasser
• Entwicklung von spektroskopischen Methoden zum Einsatz in der Mikro- und Zellbiologie (Identifizierung von Bakterien, mehrzelligen Pilzen, zellchemische Untersuchungen von Mikro-Algen und insulin-sensitiven Zelllinien

Fachzeitschriftenbeiträge

• S. Delbeck and H.M. Heise, Systematic stability testing of insulins as representative biopharmaceuticals using ATR FTIR-spectroscopy with focus on quality assurance, Journal of Biomedical Optics 26 (4), 043007 (2021)

• H.M. Heise, S. Delbeck and R. Marbach, Noninvasive Monitoring of Glucose using Near-infrared Reflection Spectroscopy of Skin – Constraints and Effective Novel Strategy in Multivariate Calibration, Biosensors 11, 64 (2021); https://doi.org/10.3390/bios11030064

• S. Delbeck, H.M. Heise, Evaluation of Opportunities and Limitations of Mid-infrared Skin Spectroscopy for Non-invasive Blood Glucose Monitoring, Journal of Diabetes Science and Technology, 15 (1), 19-27 (2021)

• S. Delbeck, H.M. Heise, FT-IR versus EC-QCL spectroscopy for biopharmaceutical quality assessment with focus on insulin—total protein assay and secondary structure analysis using attenuated total reflection, Analytical and Bioanalytical Chemistry 412(19), 4647-4658 (2020); https://doi.org/10.1007/s00216-020-02718-1

• S. Delbeck, H.M. Heise, Quality Assurance of Commercial Insulin Formulations: Novel Assay using Infrared Spectroscopy, Journal of Diabetes Science and Technology 15 (4), 865-873 (2021); https://doi.org/10.1177/1932296820913874

• S. Delbeck, A. Krolinski, Y. Dederich, S. Stoppelkamp, and H.M. Heise, A Novel Approach for the Assessment of Insulin Potency by Glycemic Monitoring of an Insulin-Dependent Human Cell Line, Journal of Diabetes Science and Technology 14(3): 691-692, (2020); doi: 10.1177/1932296819895541

• S. Delbeck, T. Vahlsing, S. Leonhardt, G. Steiner and H.M. Heise, Non-invasive monitoring of blood glucose using optical methods for skin spectroscopy – opportunities and recent advances, Anal. Bioanal. Chem. 411, 63-77 (2019); doi.org/10.1007/s00216-018-1395-x

• T. Vahlsing, S. Delbeck, S. Leonhardt, H.M. Heise, Noninvasive Monitoring of Blood Glucose Using Color-Coded Photoplethysmographic Images of the Illuminated Fingertip Within the Visible and Near-Infrared Range: Opportunities and Questions, Journal of Diabetes Science and Technology 12(6) 1169–1177 (2018)

Konferenzbeiträge

• S. Delbeck, H.M. Heise, Molecular monitoring of different commercial insulins using FTIR-ATR spectroscopy for pharmaceutical quality control, Proc. SPIE 11236, Biomedical Vibrational Spectroscopy 2020: Advances in Research and Industry, 112360V (2020); https://doi.org/10.1117/12.2546170

• S. Delbeck, H.M. Heise, Molecular monitoring of different commercial insulins using FTIR-ATR spectroscopy for pharmaceutical quality control, Proc. SPIE 11236, Biomedical Vibrational Spectroscopy 2020: Advances in Research and Industry, 112360V (2020); https://doi.org/10.1117/12.2546170

• A. Krolinski, S. Delbeck, Y. Dederich, S. Stoppelkamp, H.M. Heise, Development of an insulin activity test based on cell culture monitoring by microdialysis and infrared spectrometry“, Proc. SPIE 11236, Biomedical Vibrational Spectroscopy 2020: Advances in Research and Industry, paper 112360O (2020); https://doi.org/10.1117/12.2546154

• S. Delbeck, B. Schmitz, A. Nabers, K. Gerwert, A. Habermehl, U. Lemmer, H.M. Heise, Applications of tapered flat silver halide fibers chemically modified by 12-mercaptododecanoic acid NHS ester for infrared biospectroscopy with prospects for medical diagnostics, Proc. SPIE 10872, Optical Fibers and Sensors for Medical Diagnostics and Treatment Applications XIX, 108720T (2019)

Kürzlich erschienene Buchkapitel

• H.M. Heise, R. Schulenburg, Near-infrared spectroscopy for medical, food and forage applications, in: Molecular and Laser Spectroscopy: Advances and Applications, Vol. III, V.P. Gupta (Hrsg.), Chapter 6, Elsevier, San Diego (CA), (2022)

• H.M. Heise, Medical Applications of NIR-spectroscopy, in: Near Infrared Spectroscopy – Theory, Spectral Analysis, Instrumentation, and Applications, Yukihiro Ozaki, Christian Huck, Satoru Tsuchikawa, Søren Balling Engelsen (Hrsg.), Chapter 20, Springer Nature (2021)

• D. Cai and H.M. Heise, Spectroscopic Aspects of Polydimethylsiloxane (PDMS) used for Optical Waveguides, in: Molecular Spectroscopy – Experiment and Theory, from molecules to functional materials, A. Kolezynski, M. Krol (Hrsg.), Springer Nature, Cham, Chapter 13, pp. 401-426 (2019)

• A.K. Ojha and H.M. Heise, Material Analysis using Raman Spectroscopy – A comparative study of Graphite, single- and multi-walled carbon nanotubes, in: Molecular Spectroscopy – Experiment and Theory , from molecules to functional materials, A. Kolezynski, M. Krol (Hrsg.), Springer Nature, Cham, Chapter 4, pp. 123-138 (2019)

• H.M. Heise, S. Delbeck, L. Küpper, Recent advances in sensor developments based on silver halide fibers for mid-infrared spectrometric analysis, in: Molecular and Laser Spectroscopy: Advances and Applications, Vol. I, V.P. Gupta (Hrsg.), Chapter 3, Elsevier, San Diego (CA), pp. 39-63 (2018)

• Weitere Publikationen, siehe Webseite von Prof. Heise

• Oberflächentechnik, Korrosion und Korrosionsschutz
• Mikroanalytik von Korrosionsprozessen
• Nanoskalierbare Materialien für die Werkstoff- und Oberflächentechnik
• Wechselwirkung von Metallen mit biologischen Systemen
• Einsatz und Prüfung von CFK (kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen)
• Entwicklung metallischer Überzüge
• Einsatz von Kupfer-Werkstoffen im Trinkwasser
• Schadensanalyse
• Wasserstofftechnologie

Ganzheitsprinzip: Systemlösungen statt Einzelmaßnahmen
Auswahl und Entwicklung von Korrosionsschutzsystemen mit Sicht auf:

• Nachhaltigkeit (Ökologie und Ökonomie)
• Überwachung der Schutzwirkung
• Lebensdauerabschätzung

Als Biomaterial werden synthetische oder nicht lebende natürliche Materialien oder Werkstoffe bezeichnet, die in der Medizin für therapeutische oder diagnostische Zwecke eingesetzt werden und dabei in unmittelbaren Kontakt mit biologischem Gewebe des Körpers kommen. Ihre Eigenschaften müssen beispielsweise für das jeweilige Anforderungsprofil an das Implantat maßgeschneidert werden. Daraus resultieren zum Teil gegensätzliche Anforderungen an die Eigenschaften der Werkstoffe für unterschiedliche Biomaterial-Anwendungen. Werkstoffe im Blutkontakt sollten aus bioinerten Werkstoffen bestehen, die die unspezifische Adsorption von Zellbausteinen wie Proteinen vermindern. Für Werkstoffe im Knochenkontakt sind bioaktive Oberflächen ideal, an denen sich Zellen anheften und neues funktionelles Gewebe aufbauen. Die Topographie und Oberflächen¬spannung der Grenzflächen sind wichtige Einflussfaktoren für den Gewebeaufbau und lassen sich durch spezifische Funktionalisierungen definiert einstellen.

Die bestmögliche Anpassung der Werkstoffeigenschaften an biologische und medizinische Anforderungsprofile kann durch den Einsatz nanotechnologischer Oberflächenmodifikationen und Beschichtungen erzielt werden. So ermöglichen nanobiotechnologische Methoden die Verwirklichung biomimetischer Oberflächen. Solche Oberflächen imitieren zelltypspezifische Erkennungsstrukturen an biologischen Grenzflächen. Die Einstellung von biomimetischen Material-Eigenschaften und die Untersuchung der Zellreaktionen auf nanoskalige und biomimetische Strukturen sind das Ziel der Arbeitsgruppe.

Biomaterialien

• biometrische und bioaktive Werkstoffe
• Werkstoffprüfung und –modifizierung für medizinische Anwendungen

Biokompatibilitätsprüfung durch

• Zellviabilitätstests
• Zellfunktionsprüfung

Nanomaterialien

• Toxizität von Nanomaterialien
• Nanostrukturierte Oberflächen

Biomechanik

• von Hydrogelen
• von Zellen

Oberflächenanalytik

• Topographie
• Zusammensetzung

• Weitere Informationen siehe Webseite von Prof. Dr. Eisenbarth

Bei den zugrundeliegenden Forschungs- und Entwicklungsansätzen sind in verschiedenen Bereichen selbstorganisierende Systeme und ihre Selbsterhaltung von großer Wichtigkeit. Die Systemische Evolution bildet dabei den theoretischen Rahmen zur Entwicklung von transdisziplinären Systemen:

• Zelluläre Systeme
Wir entwickeln zelluläre Systeme, die menschliche Organe nachbilden für Testzwecke. Hierbei sind die systemischen Interaktionen auf zellulärer Ebene durch geeignete Kultivierungsbedingungen zu lenken. Für die Nachweissysteme kombinieren wir Mikroreaktortechnologien mit der Molekular- und Zellbiologie.

• Molekulare Systeme
Im Bereich molekularer Systeme arbeiten wir an Verfahren zur Herstellung und Anwendung von patientenspezifischen Phagenpräparaten. Ein Schwerpunkt dieses staatlich geförderten ZIM-Projektes ist die Entwicklung eines blisterbasierten Produktionssystems.

• Organisationale Systeme
Das Team des GMP-Technikums vermittelt das organisationale System der Good Manufacturing Practice (GMP) im Kontext internationaler Standards gemäß wie ISO 9001, ISO 13485 und ISO 17025.

• Psychosoziale Systeme
Good Solution Practice® (GSP) ist ein Zertifizierungsrahmen im international geregelten Umfeld und zielt auf die Harmonisierung sozialer Systeme mit normativen und organisationalen Strukturen ab.

Weitere Informationen zum Labor für Systemische Evolution erhalten Sie über die Webseite von

• Prof. Dr. Kilian Hennes

• Zellbiologische Ausstattung
• Mikrobiologische Ausstattung
• Molekularbiologische Technologien
• Reinraumtechnik Klasse A in B
• Next Generation Sequencing
• Immunologische Assayplattformen
• Diaphragmalyse
• Kryotechnologie
• Bioassays der Sozio-Molekularbiologie
• Coworking-Spaces für systemische Interventionen
• IT-Arbeitsbereiche
• Diverse Cloud-Dienste

Weitere Informationen zum Labor für Systemische Evolution erhalten Sie über die Webseite von

• Prof. Dr. Kilian Hennes