Theranostische Partikelsysteme am Fraunhofer ISC

Das Fraunhofer-Translationszentrum für Regenerative Therapien TLZ-RT entwickelt multifunktionale (Nano-)Partikel für die Diagnostik und die Regenerative Medizin.

Mit einem breiten Portfolio an Materialien und Synthesemethoden besteht eine hohe Flexibilität in Bezug auf Design, Material, effektives Targeting und Art der Nachweismethoden. Die Partikelsysteme binden Biomarker, verkapseln Wirkstoffe und sind durch verschiedene In-vitro- und In-vivo-Bildgebungsverfahren wie Photolumineszenz-basierte Detektion, Magnetresonanztomographie (MRT), Magnetpartikel-Bildgebung (MPI) und photoakustische Bildgebung detektierbar.

Damit eröffnen die maßgeschneiderten Partikelsysteme neue Wege in der Weiterentwicklung individualisierter Diagnostik und Therapie!

Multifunktionale (Nano)partikel
© Fraunhofer ISC

Kundenspezifische Lösungen

Maßgeschneiderte Partikelsysteme für verschiedene Anwendungsbereiche

Lumineszierende Nanopartikelpulver für die In-vitro-Diagnostik
© Fraunhofer ISC
Lumineszierende Nanopartikelpulver für die In-vitro-Diagnostik

Partikelsysteme für die In-vitro-Diagnostik


In der In-vitro-Diagnostik sind (nano-)partikuläre Systeme besonders vielseitig anwendbar. Sie werden als Marker für biologische Moleküle oder bei neuartigen nanotechnologischer Messprinzipien wie z. B. Bio- oder Mikrofluidikchips eingesetzt. Am Fraunhofer TLZ-RT steht ein breites Portfolio an unterschiedlichen (Nano-)Partikeln zur Verfügung, wobei sich die In-vitro-Diagnostik auf optisch basierte Verfahren fokussiert.

 

 

Partikelsysteme

  • Farbstoff-dotierte Silica-Nanopartikel
  • Superparamagnetische Eisenoxid-Nanopartikel
  • Lanthanoid-dotierte Calciumfluorid- und Calciumphosphat-Nanopartikel
  • Farbstoff-beladene Liposome

Service

Projekte

NanoFRET (Malariadiagnostik)

Nanopartikelbasierte Technologieplattform zur In-vitro-Schnelldiagnostik in Vollblut mittels einer zeitaufgelösten Fluoreszenz-Resonanzenergietransfer (TR-FRET) Methode

> Weitere Projektinformationen

Magnetresonanztomographie (MRT)
© unsplash
Magnetresonanztomographie (MRT)

Partikelsysteme für die medizinische Bildgebung


Die Medizinische Bildgebung hat sich in den letzten Jahren zu einem Spezialgebiet der Medizin entwickelt. Zur verbesserten Darstellung von Strukturen und Funktionen des Körpers werden routinemäßig Kontrastmittel verwendet. Neben dem klassischen Röntgenverfahren werden im Weichgewebebereich oft kontrastreichere Methoden wie z. B. Computertomographie (CT), Magnetresonanztomographie (MRT), Positronen-Emissionstomographie (PET) sowie Ultraschalltechnik eingesetzt. Durch die Kombination von mehreren Nachweismethoden können größere Behandlungserfolge erzielt und die Belastung des Patienten gesenkt werden.

Das Fraunhofer ISC  beschäftigt sich seit mehreren Jahren mit der Entwicklung von multifunktionalen (Nano-)Partikeln, die verschiedene Detektionsarten zulassen (Photolumineszenz, Photoakustik, MRT) und dadurch eine nicht-invasive Bildgebung ermöglichen.

Partikelsysteme

  • Superparamagnetische Eisenoxid-Nanopartikel
  • Lanthanoid-dotierte Calciumfluorid und ­Calciumphosphat Nanopartikel
  • Farbstoff-dotierte mesoporöse Silica Nanopartikel
  • Kontrastmittel-beladene Liposome

Service

  • Auftragssynthese
  • Oberflächenmodifizierung und Biofunktionalisierung
  • Partikelanalytik
  • Biokompatibilitäts- und Funktionsprüfungen an menschlichen 3D-in-vitro-Modellen
  • Automatisierung von Prozessen zur Partikelherstellung
  • Anpassung modular aufgebauter Systeme an Ihre Anwendungstechniken

Projekte

Multifunctional Nanoparticles for Medical Imaging

Multifunktionale Partikelsysteme auf Basis von anorganischen Materialen erlauben größtmögliche Flexibilität hinsichtlich der Größe, des Materials, eines effektiven Targetings und nicht zuletzt der Art des bildgebenden Verfahrens.
Sie können Biomarker binden und diese im In-vivo-Einsatz Magnetresonanztomographie (MRT) und Magnetpartikel-Bildgebung (MPI) zugänglich machen.

Theranostik Therapie
© Fraunhofer ISC
TEM-Aufnahme von Liposomen

Partikelsysteme für die Therapie

Nanopartikel werden aufgrund ihrer Größe und einstellbaren Eigenschaften immer häufiger in der Therapie eingesetzt. Sie können einerseits als Träger für medizinische Wirkstoffe dienen, andererseits aber auch selbst ein Therapeutikum darstellen.

Als Wirkstoffträger (drug carrier) können sie sensitive Medikamente verkapseln. Die Partikelmatrix schützt die Wirkstoffe vor den Umgebungseinflüssen und ermöglicht eine kontrollierte Freisetzung des Medikaments (controlled release). Aufgrund maßgeschneiderter Struktur- und Oberflächeneigenschaften können die Partikel an den gewünschten Wirkungsort dirigiert werden (drug targeting), was eine optimale Dosierung ermöglicht und Nebenwirkungen reduziert.

 

 

Partikelsysteme

  • Mesoporöse Silica Nanopartikel
  • Liposomale Formulierungen
  • Bioresorbierbare hybride (Nano-)Partikel
  • Photokatalytische Nanopartikel

Service

  • Auftragssynthese
  • Beladung mit unterschiedlichen Wirkstoffen
  • Oberflächenmodifizierung und Biofunktionalisierung
  • Partikelanalytik
  • Prüfung der Biokompatibilität und Freisetzungskinetik an humanen 3D-in-vitro-Modellen
  • Quantifizierung von Wirkstofffreisetzungsprofilen mittels HPLC-MS

Projekte

Forschung vs. Corona

Das Fraunhofer TLZ arbeitet gemeinsam mit anderen Fraunhofer-Gruppen daran, wirksame Therapiealternativen für SARS-CoV-2 zu finden.

 

DRECOR
Entwicklung neuartiger Therapiekonzepte für die Behandlung und Vorbeugung von SARS-CoV-2 Infektionen mit Fokus auf neuartigen Formulierungskonzepten für die Verabreichung der Wirkstoffe über die Atemwege.

Neben der Entwicklung von applikationsbezogenen Partikelsystemen können wir unseren Kunden auch Auftragssynthesen von anorganischen und hybriden Partikelsystemen anbieten. Auch ein Upscaling von Partikelchargen inklusive vollständiger Syntheseüberwachung und Protokollierung ist möglich.

Auftragssynthese von maßgeschneiderten ­Partikelsystemen

 

  • Detaillierte Literaturrecherchen
  • Machbarkeitsstudien
  • Prototypenfertigung
  • Oberlächenfunktionalisierung und Biofunktionalisierung
  • Integration von unterschiedlichen Wirkstoffen und Kontrastmitteln
  • Upscaling
 

Partikelanalytik

Wir bieten umfangreiche Charakterisierung von anorganischen und organischen nanopartikulären Systemen: 

  • Größe und Polydispersität
  • Zusammensetzung
  • Optische und magnetische Eigenschaften
  • weitere Informationen gern auf Anfrage

Biokompatibilitäts- und Funktionsprüfungen

 

 

Automatisierung

Mit unserer Expertise werden Prozessschritte präzise, effizient und qualitätskontrolliert. Dies ermöglicht eine reproduzierbare Partikelherstellung mit eng definierten Spezifikationen und kurzen Entwicklungszyklen:

  • Upscaling und Automatisierung der Syntheseprozesse und Testung
  • Anpassung der Laborinfrastruktur an kundenspezifische Prozesse
  • Prozessdesign und -dokumentation nach GLP/GMP-Standards

Jahr
Year
Titel/Autor:in
Title/Author
Publikationstyp
Publication Type
2022 Sol-Gel-Derived Fibers Based on Amorphous α-Hydroxy-Carboxylate-Modified Titanium(IV) Oxide as a 3-Dimensional Scaffold
Christ, Bastian; Glaubitt, Walther; Berberich, Katrin; Weigel, Tobias; Probst, Jörn; Sextl, Gerhard; Dembski, Sofia
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2020 Assessment of Human Health Risks Posed by Nano-and Microplastics Is Currently Not Feasible
Brachner, A.; Fragouli, D.; Duarte, I.F.; Farias, P.M.A.; Dembski, S.; Ghosh, M.; Barisic, I.; Zdzieblo, D.; Vanoirbeek, J.; Schwabl, P.; Neuhaus, W.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2020 Analysis of tissue microstructure with Mueller microscopy: Logarithmic decomposition and Monte Carlo modeling
Li, Pengcheng; Lee, Hee Ryung; Chandel, Shubham; Lotz, Christian; Groeber-Becker, Florian Kai; Dembski, Sofia; Ossikovski, Razvigor; Ma, Hui; Novikova, Tatiana
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2019 Digital histology with Mueller microscopy: How to mitigate an impact of tissue cut thickness fluctuations
Lee, Hee Ryung; Li, Pengcheng; Yoo, Thomas Sang Hyuk; Lotz, Christian; Groeber-Becker, Florian Kai; Dembski, Sofia; Garcia-Caurel, Enric; Ossikovski, Razvigor; Ma, Hui; Novikova, Tatiana
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2019 Mueller microscopy of full thickness skin models combined with image segmentation
Lee, Hee Ryung; Lotz, Christian; Groeber-Becker, Florian Kai; Dembski, Sofia; Garcia-Caurel, Enric; Ossikovski, Razvigor; Novikova, Tatiana
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2019 The Radiosensitizing Effect of Zinc Oxide Nanoparticles in Sub-Cytotoxic Dosing is Associated with Oxidative Stress In Vitro
Meyer, Till Jasper; Scherzad, Agmal; Moratin, Helena; Gehrke, Thomas; Killisperger, Julian; Hagen, Rudolf; Wohlleben, Gisela; Polat, Bülent; Dembski, Sofia; Kleinsasser, Norbert Helmut; Hackenberg, Stephan
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2019 Cultivation of hMSCs in Human Plasma Prevents the Cytotoxic and Genotoxic Potential of ZnO-NP In Vitro
Scherzad, Agmal; Meyer, Till, J.; Ickrath, Pascal; Gehrke, Thomas; Bregenzer, Maximillian; Hagen, Rudolf; Dembski, Sofia; Hackenberg, Stephan
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2019 Functionalisation of TiO2 nanoparticles with a fluorescent organosilane: A synergy enabling their visualisation in biological cells and an enhanced photocatalytic activity
Wintzheimer, Stefan; Génin, Emilie; Vellutini, Luc; Bourdon, Gwénaëlle le; Kessler, Michael; Hackenberg, Stephan; Dembski, Sofia; Heuzé, Karine
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2019 Synthesis and characterization of NIR dye-doped nanoparticles for in vivo medical imaging
Schneider, C.; Dembski, S.; Miller, F.; Riess, T.; Jose, J.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2018 Mueller microscopy of anisotropic scattering media: theory and experiments
Lee, Hee Ryung; Yoo, Thomas Sang Hyuk; Li, Pengcheng; Lotz, Christian; Groeber-Becker, Florian Kai; Dembski, Sofia; Garcia-Caurel, Enric; Ossikovski, Razvigor; Novikova, Tatiana
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2018 Core-shell nanoparticles and their use for in vitro and in vivo diagnostics
Dembski, Sofia; Schneider, Christine; Christ, Bastian; Retter, Marion
Aufsatz in Buch
Book Article
2018 Discovering the determining parameters for the photocatalytic activity of TiO2 colloids based on an anomalous dependence on the specific surface area
Wintzheimer, Susanne; Szczerba, Wojciech; Guilherme Buzanich, Ana; Kashiwaya, Shun; Klein, Andreas; Jaegermann, Wolfram; Toupance, Thierry; Shmeliov, Aleksey; Nicolosi, Valeria; Heuzé, Karine; Mandel, Karl; Dembski, Sofia
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2017 Multifunctional nanoparticles for medical applications
Dembski, Sofia; Schneider, Christine; Straßer, Marion; Christ, Bastian; Probst, Jörn
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2017 Synthesis and characterization of NIR dye-doped nanoparticles for in vivo tumor diagnostics
Schneider, Christine; Dembski, Sofia
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2017 Calcium fluoride based multifunctional nanoparticles for multimodal imaging
Straßer, Marion; Schrauth, Joachim H.X.; Dembski, Sofia; Haddad, Daniel; Ahrens, Bernd; Schweizer, Stefan; Christ, Bastian; Cubukova, Alevtina; Metzger, Marco; Walles, Heike; Jakob, Peter M.; Sextl, Gerhard
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2017 Screening applications to test cellular fitness in transwell® models after nanoparticle treatment
Christ, Bastian; Fey, Christina; Cubukova, Alevtina; Walles, Heike; Dembski, Sofia; Metzger, Marco
Aufsatz in Buch
Book Article
2016 Polycarboxylate ethers: The key towards non-toxic TiO2 nanoparticle stabilisation in physiological solutions
Koch, Susanne; Keßler, Michael S.; Mandel, Karl; Dembski, Sofia; Heuzé, Karine; Hackenberg, Stephan
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2015 Surfactant free superparamagnetic iron oxide nanoparticles for stable ferrofluids in physiological solutions
Mandel, Karl-Sebastian; Straßer, Marion; Granath, T.; Dembski, S.; Sextl, Gerhard
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2014 Size controlled iron oxide nano octahedra obtained via sonochemistry and natural ageing
Mandel, Karl-Sebastian; Kolb, C.; Straßer, Marion; Dembski, Sofia; Sextl, Gerhard
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2014 Polymer-assisted sol-gel process for the preparation of photostimulable core/shell structured SiO2/Zn2SiO4:Mn2+ particles
Milde, M.; Dembski, S.; Osvet, A.; Batentschuk, M.; Winnacker, A.; Sextl, G.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2013 ORMOBEAD® - eine neue Generation von Partikelsystemen
Dembski, Sofia; Probst, Jörn; Klockenbring, Torsten
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2013 Photoluminescent and storage properties of photostimulable core/shell type silicate nanoparticles
Osvet, Andres; Batentschuk, Miroslaw; Milde, Moritz; Lundt, Nils; Gellermann, Carsten; Dembski, Sofia; Winnacker, Albrecht; Brabec, Christoph J.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2012 Preparation of luminescent inorganic core/shell-structured nanoparticles
Milde, Moritz; Dembski, Sofia; Rupp, Sabine; Gellermann, Carsten; Sextl, Gerhard; Batentschuk, Miroslaw; Osvet, Andres; Winnacker, Albrecht
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2012 Photostimulable fluorescent nanoparticles for biological imaging
Osvet, Andres; Milde, Moritz; Dembski, Sofia; Rupp, Sabine; Gellermann, Carsten; Batentschuk, Miroslaw; Brabec, Christoph J.; Winnacker, Albrecht
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2012 Photostimulierbare Partikelsysteme, Verfahren zu deren Herstellung sowie Verwendungszwecke
Dembski, Sofia; Gellermann, Carsten; Winnacker, Albrecht; Oswet, Andres
Patent
2012 Luminescent nanoparticles and their use for in vitro and in vivo diagnostics
Probst, Jörn; Dembski, Sofia; Milde, Moritz; Rupp, Sabine
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2011 Synthesis and optical properties of luminescent core-shell structured silicate and phosphate nanoparticles
Dembski, S.; Rupp, S.; Milde, M.; Gellermann, C.; Dyrba, M.; Schweizer, S.; Batentschuk, M.; Osvet, A.; Winnacker, A.
Konferenzbeitrag
Conference Paper
2011 Luminescent silicate core-shell nanoparticles: Synthesis, functionalization, optical, and structural properties
Dembski, S.; Rupp, S.; Gellermann, C.; Batentschuk, M.; Osvet, A.; Winnacker, A.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2011 Effect of pH on the synthesis and properties of luminescent SiO2/calcium phosphate:Eu3+ core-shell nanoparticles
Dembski, Sofia; Milde, Moritz; Dyrba, Marcel; Schweizer, Stefan; Gellermann, Carsten; Klockenbring, Torsten
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2011 Effect of pH on the synthesis and properties of luminescent SiO(2)/calcium phosphate:Eu(3+) core-shell nanoparticles
Dembski, S.; Milde, M.; Dyrba, M.; Schweizer, S.; Gellermann, C.; Klockenbring, T.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
2009 Partikel mit einer lumineszierenden anorganischen Schale, Verfahren zur Beschichtung von Partikeln sowie deren Verwendung
Dembski, S.; Gellermann, C.
Patent
2009 Site-specific, covalent labeling of recombinant antibody fragments via fusion to an engineered version of 6-O-Alkylguanine DNA alkyltransferase
Kampmeier, F.; Ribbert, M.; Nachreiner, T.; Dembski, S.; Beaufils, F.; Brecht, A.; Barth, S.
Zeitschriftenaufsatz
Journal Article
Diese Liste ist ein Auszug aus der Publikationsplattform Fraunhofer-Publica

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Sofia Dembski

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