EU-Projekt CHARM CHARM LinkedIn

"Chemometric histopathology via coherent Raman Imaging for precision medicine”

Als klinischer Partner im EU-Projekt CHARM ist die AG Innovative Biophotonik Teil eines interdisziplinären und internationalen Forschungsverbunds. Das CHARM-Projekt will die Krebsdiagnose durch eine neue Technologie für die Gewebeanalyse revolutionieren, die die molekulare Zusammensetzung von Gewebeproben misst und Tumore ohne Markierungen oder Färbung erkennt und klassifiziert. Ein KI-gestütztes Gerät soll Histopathologen ein zuverlässiges, schnelles und kostengünstiges Clinical Decision Support System (CDSS) bieten. Das Projekt entwickelt ein Medizinprodukt der Klasse C (IVDR) namens Chemometric Pathology System (CPS), das ein Breitbandmikroskop und ein KI-Modul zur automatischen Analyse ungefärbter Gewebe umfasst. Das CPS soll Tumore mit über 98 % Genauigkeit erkennen und histologische Subtypen mit über 90 % Genauigkeit vorhersagen. Zudem wird ein Entscheidungsbaum erstellt, der mit klinischen Protokollen kompatibel ist und schnellere Ergebnisse liefert, wobei ein solider Business Case die Fortführung des Projekts sicherstellt.

Projektpartner:

• • • Cambridge Raman Imaging Srl
    • University of Cambridge, Cambridge Graphene Centre
    • Politecnico di Milano
    • Istituto di Fotonica e Nanotecnologie (CNR-IFN)
    • INsociety
    • Inspiralia 

EU-Projekt TROPHY

“Ultrafast Holographic FT-IR Microscopy” TROPHY LinkedIn

Das Projekt TROPHY vereint Experten für Infrarotlaser, ultraschnelle Mikroskopie, digitale Holographie, Fourier-Transformations-Spektroskopie, künstliche Intelligenz, spektrale Histopathologie und Immun-Onkologie, um ein revolutionäres Mikroskop für die chemometrische Analyse von ungefärbten Biopsien zu entwickeln. TROPHY wird die histopathologische Analyse in die Zukunft führen, indem es eine hohe räumliche Auflösung, biochemische Selektivität, quantitative und automatisierbare molekulare Bewertung und kurze Aufnahmezeiten bietet. Diese Technologie wird eine genaue und schnelle Analyse von Tumorbiopsien ermöglichen, um Onkologen und Chirurgen bei ihren therapeutischen Eingriffen zu unterstützen und den Weg für eine Präzisionsmedizin in der Krebsdiagnose und -behandlung zu ebnen.

Projektpartner:

• • • Politecnico di Milano
    • FUNDACIO INSTITUT DE CIENCIES FOTONIQUES 
    • Consiglio Nazionale delle Ricerche - Affiliated Entity of POLIMI
    • Lyncee Tec SA
    • The University of Exeter
    • The Chancellor Masters and Scholars of the University of Cambridge

DFG-Projekt FungiNet  FungiNet

Projekt "Quantitative Methoden zur Analyse der räumlichen und zeitlichen dynamischen Veränderungen des Proteoms während der Wirt-Pathogen-Interaktion"

Das Projekt Z2 bietet eine fortschrittliche Proteomanalyseplattform für die Aspergillus- und Candida-Projekte des CRC/TR FungiNet. Es umfasst Techniken wie 2D-Gelelektrophorese und LC-MS/MS-basierte Methoden zur Identifizierung und Quantifizierung von Proteinen auf Peptid-Ebene. Eine serologische Proteomanalyse-Methode zur Charakterisierung von Pilz-Protein-Antigenen wurde ebenfalls etabliert. In dieser Förderperiode soll das Methodenspektrum erweitert werden, einschließlich metabolischer Markierung und Untersuchung posttranslationaler Modifikationen. Mit MALDI MS Imaging (MSI) können wir jetzt die räumliche Verteilung von niedermolekularen Verbindungen in der Interaktion zwischen Pilzerreger und Wirt analysieren.

Projektpartner:

• • • Friedrich Schiller University Jena
    • Julius Maximilian University Würzburg
    • Leibniz Institute for Natural Product Research and Infection Biology e.V.

Projektpartner:

• • • Institut für Zoologie und Evolutionsforschung
      mit Phyletischem Museum

DFG-Projekt TOOLS TOOLS

"Tailored Optics for Life Sciences Engineering: Multifunctional, Multiscale, Monololithic Optics for Biomedical Manipulation and Diagnostics"

TOOLS zielt auf die Grundlagenforschung optischen Technologien und biophotonischen Techniken und setzt die gewonnenen Erfahrungen zur Verbesserung das grundlegende Verständnis biomedizinischer Prozesse im klinischen Umfeld zu verbessern. Die spezifischen Forschungsbereiche umfassen multifunktionale monolithische optische Komponenten, maßgeschneiderte mehrschichtige diffraktive Elemente, die Erhöhung der Nachweisempfindlichkeit von markierungsfreien Bionanopartikeln (bioNP) Screening und nicht-invasiver BioNP-Einschluss, tiefe Gewebeendoskopie und multimodale biophotonischen Diagnostik von Mittelohrentzündungen.

Projektpartner:

• • • Ernst-Abbe-Hochschule

BMFTR-Projekt QUANCER

"Quantenmikroskopie mit nicht-detektiertem Licht zur chemisch-selektiven Bildgebung von Tumorgewebe im klinischen Umfeld"

Das Gesamtziel des Forschungsvorhabens QUANCER ist die Bereitstellung eines IR-Quantenmikroskops, welches Quantenbildgebung mit nicht-detektiertem Licht im IR Spektralbereich auf einem professionellen Rastermikroskop im klinischen Umfeld ausführt. Aufgrund des enormen Anwendungspotentials ist dies ein Leuchtturmprojekt der Quantentechnologie. In dem Teilvorhaben wird eine ex vivo Beobachtungstudie an humanem Tumormaterial vorgenommen. Ziel des Teilvorhabens ist der ex vivo Einsatz des zu entwickelnden IR-Quantenmikroskops an Tumorgewebe und an Tumorzellen aus dem Blut. Die im nahen (NIR) und mittleren (MIR) Spektralbereich gewonnenen Bilder werden mit den Ergebnissen der konventionellen Histopathologie, Zytopathologie und molekularen Untersuchungen desselben Materials verglichen, um anhand der mit dem Rastermikroskop gewonnenen Analysedaten eine morphologische und chemische Charakterisierung (Morphochemie) des Tumorgewebes und der einzelnen Tumorzellen zu erlauben. Als Modell dient  Gewebe von Kopf-Hals-Tumoren und Hirntumoren sowie zirkulierende Tumorzellen aus dem peripheren Blut von Patienten.

Projektpartner:

• • • Rapp OptoElectronic GmbH
    • Friedrich-Schiller-Universität Jena
    • Toptica Photonics AG
    • Fraunhofer IOF
    • Universität Hamburg Institut für Laserphysik
    • n-Hands GmbH & CO. KG
    • Leibniz-Institut für Photonische Technologien e.V.
    • Technische Universität Darmstadt Institut für Angewandte Physik

BMFTR-Projekt HyperTUM

"Kombinierte hyperspektrale Bildgebung und KI-gesteuerte Präzisionslaser-Onkochirurgie"

Die Forschenden entwickeln eine Technologie, die Chirurginnen und Chirurgen bei der Operation von Kopf-Hals-Tumoren unterstützt. Dazu setzen sie eine hyperspektrale Kamera ein, die wesentlich mehr Farben erkennt als das menschliche Auge. Sie macht kleinste Unterschiede im Gewebe sichtbar und erleichtert es so, zwischen bösartigem und gesundem Gewebe zu unterscheiden. Eine Künstliche Intelligenz wertet diese Informationen in Echtzeit aus und stellt Tumor und Tumorrand als farbcodierte Bildinformation direkt im Operationsmikroskop dar. Eine neuartige Lasereinheit ermöglicht anschließend die präzise und gewebeschonende Entfernung des Tumors. Die Forschenden binden Patientinnen und Patienten, Expertinnen und Experten für Ethik sowie medizinisches Fachpersonal in die Entwicklung des Systems ein und testen es anschließend an zwei Kliniken.

Projektpartner:

• • • Asclepion Laser Technologies GmbH, Jena
    • Evangelische Hochschule Ludwigsburg - Forschungsgruppe Gesundheit - Technik - Ethik
    • Technische Universität Hamburg - Institut für Medizintechnische und Intelligente Systeme
    • Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf (UKE) - Klinik und Poliklinik für Hals-, Nasen- und Ohrenheilkunde

Stiftungs-Projekt "Sensorisierte Chirurgie"

(Carl-Zeiss-Stiftung) 

Sensorisierte Chirurgie  LinkedIn

"Optisch geführte Präzisionschirurgie durch real-time KI-interpretiertes multimodales Imaging mit kontinuierlichem sensorischen Feedback"  

Die operative Entfernung von Tumoren ist eine der Säulen der Krebstherapie. Doch es kommt vor, dass Tumoren nicht komplett ausgeräumt werden, weil auf diese Weise die Gewebegrenzen nicht eindeutig dargestellt werden. Ziel der Projektpartner ist es deshalb ein sensorbasiertes Unterstützungssystem für die Tumorchirurgie entwickeln, das diese Grenzen kontinuierlich abbilden und haptisch vermitteln kann. Dabei kommt eine multimodale markerfreie Bildgebung kombiniert mit Künstliche Intelligenz (KI)-basierter Echt-Zeit-Analyse zum Einsatz, mittel derer kontinuierlich im Operationssitus die aktuelle Tumorgrenze erfasst wird. Diese wird visualisiert und haptisch den Chirurg:innen vermittelt, sodass die Informationen unmittelbar zur Entscheidungsfindung genutzt werden können. Dies würde einen Durchbruch hin zur präzisen personalisierten Chirurgie mit maximaler Schonung gesunden Gewebes bedeuten.

Projektpartner:

• • • Klinik für Neurochirurgie/ -onkologie
    • Technische Universität Ilmenau
    • Friedrich-Schiller-Universität Jena
      
      • • • Visualization and Explorative Data Analysis Group

          • Computer Vision Group Jena

          • Institut für Physikalische Chemie
    • Leibniz-Institut für Photonische Technologien e.V.

Stiftungs-Projekt "ARBOR" (Deutsche Krebshilfe)

"Automated Robot Tumor Resection"

Die operative Behandlung ist ein wichtiger Bestandteil der Krebstherapie, insbesondere durch die vollständige Entfernung des Tumors samt umliegendem gesunden Gewebe. Chirurgen nutzen verschiedene Methoden, um Tumorgewebe während der Operation zu identifizieren, doch es gibt Grenzen bei der Präzision. Neue Techniken wie die kohärente Raman-Mikroskopie und künstliche Intelligenz könnten helfen, Tumorgewebe genauer zu erkennen und zu entfernen. Femtosekunden-Laser bieten eine vielversprechende Möglichkeit, Tumore hochpräzise zu entfernen, ohne gesundes Gewebe zu beschädigen. Das Ziel des ARBOR-Projekts ist es, diese Methoden zu kombinieren und ihre Machbarkeit nachzuweisen, um letztendlich die Tumorentfernung für Krebspatienten zu verbessern.

Projektpartner:

• • • Leibniz-Institut für Photonische Technologien e.V.
    • Friedrich-Schiller-Universität, Institut für Physikalische Chemie