We aim to develop wash-free mix & measure magnetic immunoassays for sensitive, rapid, and point-of-need detection of viruses and proteins. Through our journey, we address fundamental and technological questions on three essential aspects of magnetic assays. We explore novel colloidal synthesis methods to tune magnetic properties of magnetic markers to improve the assay sensitivity. We then design and synthesize different modular polymers to coat our nanoparticles with anti-fouling polymers in order to offer high binding capacity and assay specificity. Finally, we explore and develop novel antigen and DNA/RNA detection concepts based on both clustering and disassembly of magnetic nanoparticles upon binding to targeting analytes. Our immunoassays are generic, applicable to detection of both viral proteins and human antibodies, and thus have very broad impact in containing the ongoing Covid-19 and any new emerging pandemic.
Our ultimate mission is to tackle metrological aspects of magnetic immunoassays such as random and systematic measurement errors to establish quantitative assays and answer the very fundamental question of “to what extent metrology can be applied to biology”?
PostDoc
Ich versuche, mit hochmagnetischen Nanopartikeln (MNP) und der Magnetpartikelspektroskopie (MPS) innerhalb weniger Minuten Antikörper und/oder Antigene aus diagnostischen Proben herauszufischen. Um dieses Ziel zu erreichen, synthetisiere ich hoch monodisperse MNPs, die entweder Fe oder eine Mischung aus Fe und Zn oder Fe und Co enthalten. Außerdem synthetisiere ich modulare Antifouling-Polymere mit zielspezifischen Funktionalitäten, um diese MNPs zu beschichten. Mein Ziel ist es auch, zellfreie DNA und Mikro-RNA aus diagnostischen Proben quantitativ nachzuweisen, indem ich eine Kombination aus mit Anti-Fouling-Polymeren beschichteten MNPs und MPS verwende.
Doktorandin
Nach Abschluss meines Studiums der Elektrotechnik an der TU Braunschweig bin ich seit Oktober 2022 als Doktorandin in der Metrology4Life-Gruppe tätig. Mein Forschungsschwerpunkt liegt auf dem sensitiven Nachweis von krankheitsspezifischen DNA- und RNA-Sequenzen mit magnetischen Nanopartikeln. Die von uns entwickelten magnetischen DNA-Assays sind ein vielversprechender Ansatz für kostengünstige und benutzerfreundliche Tests von Krankheiten. Das derzeitige Konzept wurde für das virale Genom von SARS-CoV-2 entwickelt, um Richtlinien für das DNA-Design festzulegen und die Leistungsfähigkeit des Assays zu verbessern. Mein nächstes Ziel ist es, extraktionsfreie Assays zu realisieren, um einfache „mix and measure“-Tests zu ermöglichen. Sobald das Gerüst steht, kann das Kit an jede beliebige Nukleinsäuresequenz angepasst werden, z. B. an blutbasierte microRNA für die Krebsfrüherkennung.
Doktorandin
Rabia schloss ihr Bachelorstudium in Chemie an der Punjab University, Lahore, Pakistan, ab. Nach ihrem Bachelor-Abschluss schloss sie ihren Master of Science in Chemie am Foman Christian College, Lahore, Pakistan mit „Cum Laude“ ab und veröffentlichte eine Forschungsarbeit auf der Grundlage ihrer Masterarbeit. Rabia ist seit Juli 2022 bei JRG Metrology4life tätig, um ihre Forschung zur Entwicklung neuartiger funktioneller Polymere für die Dekoration und Biomarkierung von magnetischen Nanomarkern fortzusetzen, um reproduzierbare und spezifische magnetische Immunoassays zu realisieren.
Doktorandin
Ich habe Präzisionsmessung und Instrumentierung (BSc) in China sowie Metrologie und Messtechnik (MSc) an der TU Braunschweig studiert. Seit August 2023 bin ich Doktorandin am Institut für Elektrische Messtechnik und Grundlagen der Elektrotechnik, Nachwuchsgruppe Metrology4life. Meine Forschung konzentriert sich auf die Kopplung von magnetischen Nanopartikeln an DNA-Origami-Nanostrukturen, um deren magnetische Reaktion auf externe Magnetfelder zu untersuchen und die magnetische Kopplung zwischen Nanopartikeln in verschiedenen Abständen zu erforschen. Außerdem arbeite ich am Nachweis von Proteinen, Aptameren und microRNA mit Hilfe von DNA-markierten magnetischen Nanopartikeln.
Masterstudent
In meiner Masterarbeit arbeite ich an der Entwicklung von magnetischen Nanoclustern auf DNA-Basis für magnetische Immunoassays. Mein Ziel ist es, Parameter wie die Clustergröße und die Dichte der DNA-Oberfläche zu optimieren, um die Empfindlichkeit des Assays zu verbessern. Bei der Planung meiner Experimente wende ich einen rationalen Versuchsplanungsansatz an, um diese Fragen zu beantworten. Ich werde verschiedene Techniken anwenden, z.B. DLS, ACS und MPS, um die magnetischen Nanocluster und ihre Bausteine zu charakterisieren. Mein ultimatives Ziel ist es, unsere maßgeschneiderten einkernigen MNPs an unsere DNA-Detektionstests anzupassen.
Enja Laureen Rösch, M. Sc.
vormals Doktorandin
Eike Leon Wendt, M. Sc.
vormals Bachelorstudent