Doktorand*in Biomedizinische Sensoren zur Erkennung von molekularen Krankheitsmarkern (all genders)

Die Fraunhofer-Gesellschaft betreibt in Deutschland derzeit 76 Institute und Forschungseinrichtungen und ist eine der führenden Organisationen für anwendungsorientierte Forschung. Rund 32 000 Mitarbeitende erarbeiten das jährliche Forschungsvolumen von 3,4 Milliarden Euro.

Am Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS entwickelt unsere Forschungsgruppe Biomedical Nanosensors Nanosensoren für biomedizinische Anwendungen und die Umweltüberwachung. Im Fokus stehen optische Sensoren, die kontaktfrei durch Gewebe oder Körperflüssigkeiten wie Blut oder Speichel messen. Dabei nutzen wir Fluoreszenzsignale im nahen Infrarot (780–1700 nm), um Zielmoleküle schnell, präzise und flexibel zu detektieren und Sensorkomponenten in verschiedene Workflows zu integrieren – von der Infektionsdiagnostik und Krankheitsüberwachung bis zur Prozesskontrolle in Bio- und Chemotechnologie.

Ziel der Promotion ist die Erforschung und Erprobung neuer optischer Nanosensoren zur spezifischen Erkennung von molekularen Krankheitsmarkern, insbesondere inflammatorischer Prozesse, Sepsen und erblich bedingter Erkrankungen.

• Durch eine umfassende Recherche verschaffen Sie sich einen Überblick über den aktuellen Stand der Wissenschaft. Dabei fokussieren Sie sich auf neue Trends in der biomedizinischen Sensorik und molekularen Diagnostik und finden Anknüpfungspunkte für spannende Forschungsfragen, denen Sie in Ihrer Arbeit nachgehen.
• Im Labor entwickeln Sie optische Nanosensoren in Lösung aus Kohlenstoffnanoröhren. Ausgehend vom Zielprotein entwerfen Sie kurze DNA/RNA-Stränge, koppeln sie per Klickchemie an Kohlenstoffnanoröhren und erzeugen so Sensorprototypen in Lösung.
• Die Prototypen charakterisieren Sie optisch mittels UV/Vis/NIR Spektrometer, Fluoreszenzmikroskop und NIR-Kamera und messen ihre Signalstärke, Spektren und Stabilität. Sie bereiten die Messdaten in Python auf und nutzen Hauptkomponentenanalysen (PCA) sowie einfache Machine Learning Modelle zur Mustererkennung und Qualitätskontrolle.
• In realen Proben (Blut, Speichel, Zellkulturen) prüfen Sie Matrixeffekte und Kreuzreaktivitäten.
• Die robustesten Varianten übertragen Sie als Mikroflecken auf Glas/Folie (Mikro-Spotter, Inkjet, Spin-Coater) und funktionalisieren die Oberflächen biologisch. Anschließend kombinieren Sie NIR-Laser/LED, Filter und Linsen zu einem kompakten Point-of-Care-Setup, das die Spots kontaktfrei mit Kamera/Detektor ausliest.
• Die erhaltenen Ergebnisse vergleichen Sie mit Referenzmethoden (ELISA, qPCR, klassische Fluorimeter) und veröffentlichen sie als wissenschaftliche Publikationen oder präsentieren sie auf internationalen Konferenzen sowie in Projektmeetings mit externen Partnern.
• Auf Messen oder bei Netzwerk-Events knüpfen Sie Kontakte, öffnen Türen für neue Projekte und bringen Ihre Expertise beim Schreiben von Forschungsanträgen und Angeboten gezielt ein.
• Darüber hinaus betreuen Sie studentische und wissenschaftliche Hilfskräfte sowie Bachelor- und Masterarbeiten.

• Abgeschlossenes Master- oder Diplomstudium in Biochemie, Biophysik, Biotechnologie oder vergleichbar mit sehr guten Studienleistungen
• Gute Kenntnisse in mindestens einem der folgenden Bereiche: Molekulardiagnostik, Biofunktionalisierung von Nanomaterialien sowie Fluoreszenz-Mikroskopie & Optik
• Fundierte wissenschaftliche Arbeitsweise, Eigeninitiative, Teamorientierung und Kommunikationsgeschick
• Sehr gute Deutsch- & Englischkenntnisse für die Zusammenarbeit in einem internationalen Umfeld

• Promovieren Sie innerhalb von 3 Jahren in einem anwendungsorientierten Thema. Sie können für Ihre praktischen Arbeiten auf eine neue Biosensorik-Laborinfrastruktur zugreifen.
• Neben der Betreuung durch eine institutsinterne Fachperson findet ein regelmäßiger Austausch über den wissenschaftlichen Stand Ihrer Arbeit im Rahmen eines Doktormütter/-vätergremiums statt.
• Während der Promotionszeit werden Sie durch begleitende Angebote unterstützt. Sie lernen professionelle Methoden des Projektmanagements sicher anzuwenden und bei der Projektakquise zu unterstützen.
• Bei fristgerechter Einreichung der Dissertation gibt es die Option im Rahmen eines Anschlussvertrags die Forschungsarbeiten weiter zu vertiefen bzw. in andere Bereiche zu wechseln. Die Vollzeitstelle als Doktorand*in mit halber Vergütung bietet 50 % der Zeit für Ihre Promotion sowie 50 % für die Mitarbeit in Forschungsprojekten als wissenschaftliche*r Mitarbeiter*in.
• Flexible Arbeitszeiten (Gleitzeit mit integrierter Kernarbeitszeit von 9:30–15:00 Uhr, Freitag von 9:30–13:00 Uhr) und mobiles Arbeiten an bis zu zwei Tagen pro Woche für eine bessere Vereinbarkeit von Beruf und Privatleben
• Betriebliche Altersvorsorge (VBL) und Zuschuss zum Deutschland-Ticket Job
• Sehr gute Verkehrsanbindung mit ÖPNV/Auto sowie kostenlose Parkplätze und abschließbare Fahrradstellplätze für Mitarbeitende
• Unterstützungsangebote zur Vereinbarkeit von Familie und Beruf: Mit-Kind-Büro, Kindernotbetreuung und Beratungsleistungen zu Homecare-Eldercare etc. in Kooperation mit dem pme Familienservice
• Corporate Benefits: Vergünstigte Angebote namhafter Hersteller und Marken

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