Team Biomedical Systems and Robotics for Health

Prof. Dr. Jens Anders

Erforschung und praktische Realisierung neuer Konzepte für miniaturisierte Kernspin- (NMR) und Elektronenspinresonanz- (EPR) Sensoren für Anwendungen in der personalisierten Medizin. Miniaturisierung von Quantensensoren für biomedizinische Fragestellungen wie zum Beispiel NV-Zentren-basierte Sensoren für das Screening nach Metaboliten und pharmazeutischen Wirkstoffen, aber auch zur Atemgasanalytik.

Prof. Dr. Andreas Bulling

Unsere interdisziplinäre Gruppe betreibt Grundlagenforschung auf dem Gebiet der kollaborativen künstlichen Intelligenz (Collaborative Artificial Intelligence, CAI) - intelligente Systeme, die in der Lage sind, menschliches Verhalten zu erkennen und darüber nachzudenken, Entscheidungen zu treffen, zu kommunizieren und mit Menschen als soziale Agenten zu interagieren. Zu diesem Zweck arbeiten wir an der Schnittstelle von multimodalem maschinellem Lernen, computergestützter kognitiver Modellierung, Computer Vision und Mensch-Maschine-Interaktion. 

Dr. Filiz Ates

Filiz Ates beschäftigt sich insbesondere mit dem Verhalten der Skelettmuskulatur, den mechanischen Wechselwirkungen der Skelettmuskulatur, der myofaszialen Kraftübertragung, der Anpassung des muskuloskelettalen Gewebes, der Bewertung der Auswirkungen und Folgen orthopädischer Eingriffe und dem Management von Rehabilitationstechniken bei neuromuskulären Erkrankungen.

Prof. Dr. Giorgio Cattaneo

Erforschung von Kathetersystemen und Implantaten für die minimalinvasive Behandlung von Krankheiten des Kreislaufsystems, einschließlich des Gehirns und des Herzens.

Dr. Andrew Clark

Erforschung der Frage, wie die Eigenschaften und das Verhalten einzelner Zellen des Darmepithels zu einer Funktion auf Gewebeebene führen. Schwerpunkt auf dem kollektiven Zellverhalten während der Homöostase und der Frage, wie eine Dysregulation dieser Prozesse zu Darmpathologien beiträgt.

Prof. Dr. Peter Eberhard

Dynamik und Mechanik in Theorie, Simulation und Experiment

Jun.-Prof. Dr. Benedikt Ehinger

Meine Forschungsinteressen liegen in den Bereichen visuelle Kognitionswissenschaft, Verhaltens-, EEG- und Eye-Tracking-Experimente und statistische Modellierung. Mein Schwerpunkt ist das Sehen: Ich möchte ein tiefgehendes Verständnis von der Ursache und Wirkung der Augenbewegungen und anderen Bewegungen auf das Gehirn erlangen, und diese in kognitiven Modellen nachstellen.

Prof. Dr. Ingrid Ehrlich

Unsere Forschung zielt darauf ab, die neuronalen Schaltkreise und Mechanismen zu verstehen, die dem Lernen und Gedächtnis im Gehirn zugrunde liegen, wobei der Schwerpunkt auf der synaptischen Plastizität liegt. Zu diesem Zweck verwenden wir Mausmodelle und setzen einen Multi-Methoden-Ansatz ein, der genetische Mausmodelle, opto- und chemogenetische Anwendungen, Elektrophysiologie, anatomische und strukturelle Analysen sowie verhaltensbiologische Ansätze umfasst. 

Prof. Dr. Harald Giessen

Gießen3D-gedruckte Mikrooptik, Miniaturendoskopie, ultraschnelle SRS- und CARS-Mikroskopie von Bioprodukten, nanoplasmonische SEIRA-Sensorik von Biomolekülen

Prof. Dr. Bernard Haasdonk

Methoden zur effizienten Generierung von datenbasierten Modellen mit Hilfe von maschinellem Lernen und Modellordnungsreduktion. Anwendung in Echtzeit- oder Multi-Query-Umgebungen wie statistische Analysen, Optimierung, inverse Probleme und Kontrolle. Insbesondere in der Strömungsdynamik, Biomechanik und Mehrkörpersystemen.

Dr. Angelika Hausser

Wir untersuchen die Regulation der Zellmembranen des sekretorischen Weges durch Proteinkinasen. Unser Ziel ist es, die Relevanz dieser Regulation für Zellwachstum, Zellmigration und Zellpolarität zu bestimmen, um die Auswirkungen einer Dysregulation der zellulären Signalübertragung und Sekretion bei menschlichen Krankheiten wie Krebs und Neurodegeneration zu verstehen. In industriellen Kooperationsprojekten nutzen wir unsere Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung um die Kapazität von Zelllinien für die Produktion therapeutischer Proteine zu steigern.

Prof. Dr. Alois Herkommer

Optikdesign und Simulation (Abbildung und Beleuchtung), Mikro- und Nano-optische Systeme, 3D-gedruckte Mikrooptik, Hyperspektrale Systeme 

Jun.-Prof. Dr. Michael Heymann

Entwicklung biobasierter und biokompatibler Materialien für das 3D-Biodrucken sowie mikrofluidische Technologien für Strukturanalysen.

Dr. Marcel Hörning

Forschung zu mechanosensitiven Prozessen auf allen Skalen in erregbaren biologischen Systemen, mit Schwerpunkt auf dem Herzen. Anwendung von zellbiologischen und biophysikalischen Ansätzen in Kombination mit Simulation und neuartigen automatisierten computergestützten Visualisierungs- und Analysemethoden.

Prof. Dr. Albert Jeltsch

Wir untersuchen die Methylierung von DNA und Histonproteinen sowie die Proteindomänen, die diese Modifikationen spezifisch ablesen. Wir untersuchen den Mechanismus und die Besonderheit von Enzymen, die an epigenetischen Prozessen beteiligt sind und beschäftigen uns mit der Entwicklung von Enzyminhibitoren. In der synthetischen Biologie versuchen wir, die Eigenschaften von Enzymen und Proteinen für verschiedene Anwendungen durch rationales und evolutionäres Design zu verbessern und künstliche Genregulierungselemente zu entwickeln. 

Prof. Dr. Roland Kontermann

Entwicklung innovativer Therapien für die Behandlung von Krebs, entzündlichen und neurodegenerativen Erkrankungen. Entwicklung neuer Antikörperformate und Fusionsproteine mit verbesserten biologischen und pharmakologischen Eigenschaften.

Prof. Dr. Jörn Lausen

Erforschung der epigenetischen Genregulation bei der Differenzierung von Stammzellen und bei Krebs. Schwerpunkt auf Mechanismen der Genregulation durch regulatorische DNA-Sequenzen, Transkriptionsfaktoren, Kofaktoren und microRNAs.

Prof. Dr. Stefan Legewie

In unserer Forschung kombinieren wir Ansätze aus der Zellbiologie, Informatik, Biophysik und Mathematik, um komplexe biologische Datensätze in einem ganzheitlichen Ansatz zu analysieren. Wir entwickeln mathematische Modelle, die die Aktivität von Genen im Zellkern beschreiben, und gleichen sie mit experimentellen Daten ab, um Erkenntnisse über krankheitsrelevante Veränderungen in diesen zellulären Netzwerken zu gewinnen, insbesondere im Bereich der Krebsforschung.

Prof. Dr. Laura Na Liu

Kombination von DNA-Nanotechnologie und Nanophotonik zur Realisierung künstlicher Nanofabriken mit DNA-basierter Zellnachahmung.

Mitglied des wissenschaftlichen Koordinierungsteams

Prof. Dr. Sabine Ludwigs

Multifunktionale Polymermaterialien mit optischen, elektrischen, elektrochemischen und mechanischen Funktionen; stimuli-responsive Polymere für Soft Robotics Anwendungen in der Biomedizin.

Prof. Dr. Markus Morrison

Wir interessieren uns für die Komplexität der zellulären Signaltransduktion, die Entscheidungen über das Schicksal von Zellen zwischen Tod und Überleben steuert. Die zugrundeliegenden molekularen Prozesse und ihre Störung haben tiefgreifende Auswirkungen auf Gesundheit und Krankheit und können die Grundlage für die Identifizierung von therapeutischen Ansatzpunkten bilden. Wir wollen daher nicht nur grundlegende Erkenntnisse über die Regulierung molekular gesteuerter Zelltodprozesse gewinnen, sondern auch neuartige zellbiologische Werkzeuge und mathematische Modelle entwickeln, die uns bei der Beschreibung und Vorhersage der Wirksamkeit neuartiger Medikamente und Medikamentenkombinationen für die Behandlung von Krebs helfen.

Mitglied des Wissenschaftlichen Koordinierungsteams

Dr. Dafne Müller

Entwicklung von bi-und trifunktionellen Tumor-gerichteten Antikörper-Fusionsproteinen mit costimulatorischen Liganden und Zytokinen für die Krebsimmuntherapie.

Prof. Dr. Monilola Olayioye

Unsere Forschung zielt darauf ab, zu verstehen, wie die Aktivierung von Onkogenen und der Verlust von Tumorsuppressoren zur Entwicklung und zum Fortschreiten von Tumoren beitragen, und dieses Wissen zu nutzen, um die Entwicklung wirksamer gezielter Therapien zu unterstützen. Um diese Ziele zu erreichen, nutzt das Labor 2D- und 3D-Zellkulturmodelle in Kombination mit modernsten Bildgebungs- und Genome Editing-Ansätzen und arbeitet in interdisziplinären Forschungskooperationen mit biotechnologischen und klinischen Partnern zusammen.

Leitung des wissenschaftlichen Koordinierungsteams

Dr. Kristyna Pluhackova

Molekulardynamiksimulationen zur Untersuchung der Funktion von Transmembranproteinen und der Rolle posttranslationaler Modifikationen, der Lipidzusammensetzung und kleiner Moleküle auf die Biomembraneigenschaften in gesunden und kranken Zuständen.

Prof. Dr. Peter P. Pott

Unsere Forschung beschäftigt sich mit Geräten, Systemen aber auch Komponenten für medizinische Assistenzsysteme. Wir betrachten alle unterstützende Systeme zur Rehabilitation, Instrumente und Endeffektoren für operative Eingriffe, Systeme zur Bildgebung und auch Komponenten wie biokompatible Antriebe und Sensoren.
Mit Hilfe von KI-Algorithmen schaffen wir die Schnittstelle zwischen elektromechanischen und informationstechnischen Fragestellungen zur Unterstützung von Entscheidungsfindungsprozessen in der Diagnostik und Assistenzsystemen in der Therapie

Prof. Dr. Nicole Radde

Unsere Forschungsgruppe "Systemtheorie in der Systembiologie" konzentriert sich auf quantitative Modellierungsansätze für intrazelluläre Regulations- und Signalprozesse. Gemeinsam mit Experten aus Biologie und Medizin wollen wir ein ganzheitliches Verständnis biomedizinischer Systeme durch die Integration von Daten aus verschiedenen Quellen in Computermodelle fördern.  

Dr. Philipp Rathert

Erforschung epigenetischer Genregulationsnetze und ihrer Dysregulation bei Krankheiten. Integration genetischer Instrumente wie fluoreszenzbasierte Reportersysteme und multiplexe RNAi- und CRISPR-Screening-Ansätze zur Ermittlung innovativer therapeutischer Strategien und neuer Biomarker.

Prof. Dr. David Remy

In meiner Forschung beschäftige ich mich aus der Ingenieursperspektive mit allen Aspekten des Laufens, von grundlegenden Fragen in der Biologie bis hin zur Implementierung in selbstentwickelten Robotern und robotischen Assistenzsystemen (wie Exoskelette, Aktive Prothesen, und Rehabilitationsroboter).

Prof. Dr. Oliver Röhrle

Unsere Forschung konzentriert sich auf mathematische Modelle, Computersimulationen und die Entwicklung neuartiger Messgeräte zur Unterstützung oder Integration unserer Simulationen. Modellierung und Simulation haben das große Potenzial, unser Verständnis für das komplexe biophysikalische Verhalten biomechanischer Systeme erheblich zu verbessern. Dies erfordert detaillierte Multiskalen- und Multiphysikmodelle, die nach ihrer Validierung systematische in silico-Untersuchungen ermöglichen, die im Rahmen von Experimenten nicht unbedingt möglich sind. Ein besonderer Schwerpunkt unserer Gruppe ist die Entwicklung eines detaillierten biophysikalischen Modells des gesamten neuromuskulären Systems und dentalbiomechanische Anwendungen.

Prof. Dr. Oliver Sawodny

Zu den Forschungsinteressen gehören Methoden der Differentialgeometrie, Trajektoriengenerierung und Anwendungen auf mechatronische Systeme.

Prof. Dr. Syn Schmitt

Unser Interesse gilt der autonomen muskelgesteuerten Bewegung. Das bedeutet, dass wir die Bewegung natürlicher, biologischer Systeme verstehen und davon ausgehend Konzepte entwickeln, um künstliche, intelligente Systeme zu bauen, die Bewegungen wie diese erzeugen. Wir verwenden und entwickeln neuro-muskuloskelettale Modellierungs- und Simulationsmethoden, experimentelle Studien und wir bauen muskelgesteuerte Robotersysteme im Haus. Wir hoffen, dass wir eines Tages dazu beitragen können, technische Assistenzsysteme zu bauen, die nahtlos in die menschliche Bewegung integriert werden können. 

Mitglied des wissenschaftlichen Koordinierungsteam

Dr. Ralf Schneider

Unsere Foschung beschäftigt sich im Bereich der Biomechanik menschlicher Knochen mit der Simulation von Knochen-Implantat-Systemen wie Hüftimplantaten und Totalendoprothesen. Des Weiteren untersuchen wir mit Hilfe direkter mechanischer Simulation die Mikromechanik des spongiösen Knochenmaterials um dessen kontinuumsmechanische Modellierung zu verbessern.

Dr. med. Urs Schneider

Meine Forschung umfasst Technologien und Methoden zu Schutz und Behandlung des menschlichen muskuloskeletalen Systems. Wir betreiben stark interdisziplinäre medizinisch-technische Biomechatronik-Forschung. Im Fokus stehen die mechanische, mechatronische und cyberphysische Mensch-Technik-Interaktion.

Prof. Dr. Miriam Schulte

Der Schwerpunkt der Forschung liegt in der Kombination effizienter numerischer (Simulations-)verfahren mit intelligenten parallelen Algorithmen und Implementierungen für Hochleistungsrechner. Anwendungen reichen von der Simulation klassischer Probleme wie Fluid-Struktur(-Aktustik)-Wechselwirkungen über biomechanische Systeme wie Muskeln und Blutgefäßen bis zu inversen Problemen im Zusammenhang mit medizinischen Bilddaten. 

Prof. Dr. Michael Sedlmair

Unsere Forschungsschwerpunkte liegen auf interaktiver Visualisierung, Virtual und Augmented Reality, sowie der Mensch-Maschine-Interaktion. Hierbei untersuchen wir vor allem die Frage, wie große und komplexe Datenmengen für den Menschen besser verstehbar gemacht werden können. 

Prof. Dr. Tobias Siebert

Experimente und Modellierung von Muskel-Skelett-Systemen. Insbesondere Morphologie und grundlegende Kontraktionsprinzipien. Anpassung des neuromuskulären Systems an Training, Belastung und Alter. Anwendung von biomedizinischen Geräten wie Ultraschall, Muskelstimulation, EMG, Histologie. Entwicklung von Organmodellen, wie Magen und Blase.

Prof. Dr. Ralf Takors

Herstellung von Biopharmazeutika mit Hilfe von mikrobiellen Produzenten und Säugetierzellen. Quantitative Modellierung der intrazellulären regulatorischen und metabolischen Prozesse zur Entwicklung von Bioprozessen bis hin zum Produktionsmaßstab.

Prof. Dr. Cristina Tarín

Die Forschungsinteressen umfassen Methodik und Anwendungen auf dem Gebiet der Systemdynamik und Regelungstechnik. Besonderer Schwerpunkt ist die Kombination von modellbasierter und datengesteuerter Schätzung sowie die Fusion multimodaler Sensordaten. Die Anwendungen reichen von der Quantentechnologie bis zur Medizintechnik.

Prof. Dr. Günter Tovar

Unsere Arbeit konzentriert sich auf die gesamte Entwicklungskette von biobasierten und synthetischen, funktionellen und räumlich strukturierten Hydrogelen. Dazu gehören die Syntheseentwicklung von Funktionspolymeren und Vernetzungsmitteln, die Weiterentwicklung der Vernetzungschemie, die Formulierung von Hydrogelen für die additive Fertigung und deren Verarbeitung zu räumlich definierten Hydrogelen mit klassischen Methoden und additiver Fertigung/3D-Druck.

Prof. Dr. Alexander Verl

Wir machen anwendungsorientierte Forschung und unterstützen unsere Partner bei der digitalen Transformation in der Produktionsautomatisierung. Unsere Alleinstellungsmerkmale basieren auf den vom Institut entwickelten und tausendfach eingesetzten Werkzeugen in den Bereichen Bewegungssteuerung, Logiksteuerung, Kommunikation und Engineering.

Prof. Dr. Christina Wege

Bionanotherapeutika und Sensoren auf der Grundlage von Tabakmosaikviren und dem Selbstaufbau von RNA-gesteuerten Virus-Nanoarchitekturen.

Prof. Dr. Ingrid Weiss

Studien zur Biomineralisierung von Myosin-Chitin-Synthasen, Perlmutt und Biomaterialien für Weich-Hart-Grenzflächen.

Prof. Dr. Jörg Wrachtrup

Forschung im Bereich Festkörperphysik und Quantenoptik mit Schwerpunkt auf Quantenmaterialien für biomedizinische Applikationen.