Simone Schürle-Finke

Simone Schürle-Finke
Schuerle-Finke vid World Economic Forum 2019
Född	16 april 1985 ( 1985-04-16 ) ( 37 år ) Ulm, Tyskland
Alma mater	Karlsruhes tekniska högskola, Schweiziska federala tekniska högskolan
Känd för	Utveckling av mikrorobotar och servosystem för tillämpningar inom medicinsk diagnostik och terapi
Vetenskaplig karriär
Fält	Biomedicinsk teknik, nanoteknik och robotik
institutioner	Schweiziska federala tekniska högskolan i Zürich

Simone Schürle-Finke (född 16 april 1985 i Ulm , Tyskland) är en tysk biomedicinsk ingenjör, biträdande professor och huvudforskare för Responsive Biomedical Systems Laboratory i Schweiz. Schürle är en pionjär inom nanorobot och magnetisk servoteknik .

Utbildning

2003 fortsatte Schürle sina eftergymnasiala akademiska studier vid Karlsruhe Institute of Technology (KIT) i Karlsruhe, Tyskland. Under sina studier reste Schürle utomlands för att lära sig tekniker och tillämpa sin expertis inom teknik vid två internationella institut, finansierade av Heinrich Hertz Fellowship och ett tyskt statligt stipendium. Schürle forskade först inom bioteknik vid University of Canterbury i Christchurch, Nya Zeeland. Hon studerade automatiserad läkemedelsinfusion och kontroll och avslutade sitt projekt 2006. Hon reste sedan till Kyoto University i Japan där hon arbetade i Nano/Micro System Laboratory och lärde sig grunderna för att bygga och använda kolnanorörsbaserade sensorer för biomedicinsk tillämpning. Efter att ha avslutat sina studier i Japan 2008 återvände Schürle till Tyskland för att genomföra ytterligare kurser och forskning och tog sin M.Sc. i industriteknik och management från KIT senast 2009.

Efter sin masterexamen fortsatte Schürle sin doktorsexamen. vid Swiss Federal Institute of Technology , i Zürich (ETHZ) inom Institutet för robotik och intelligenta system. På ETHZ undersökte Schürle användningen av magnetisk manipulation som ett sätt att styra trådlösa robotar i nanoskala för biomedicinska diagnostiska och terapeutiska verktyg och enheter. Schürle avslutade sitt doktorandarbete 2014 och fick ett erkännande för sitt avhandlingsarbete om magnetisk manipulationsteknik.

Karriär

Schürle fortsatte postdoktorala studier vid Koch Institute vid Massachusetts Institute of Technology i Cambridge, Massachusetts. Medan han var på Koch, undersökte Schürle användningen av nanosensorer i tumörprofilering och läkemedelstransport till tumörer. Schürle avslutade sitt postdoktorala arbete 2017.

2017 blev Schürle biträdande professor vid ETH Zürich för Responsive Biomedical Systems. Responsive Biomedical Systems Laboratory, som Schürle är huvudutredare för, är en del av Institute of Translational Medicine som grundades 2017 precis innan hennes ankomst. Målet med institutet är att gå linjen mellan laboratoriet och kliniken för att flytta vetenskapen till behandlingar och diagnostik så snabbt som möjligt. I Responsive Biomedical Systems Lab leder Schürle ett forskningsprogram med målet att utforska den cellulära grunden för sjukdomar och designa innovativa verktyg i nano- och mikroskala för att diagnostisera sjukdomar och målinrikta sjukdomsprocesser.

Schürle är en expertrådgivningsmedlem i Singularity Group, som riktar investerare mot de mest lovande framtida teknologierna. Schürle är också med i Global Future Council on the Future of Human Enhancement för World Economics Forum. Schürle är också en förespråkare för kvinnor inom STEM och för att förbättra den akademiska kulturen. Hon förespråkar att vetenskap görs i multidisciplinära team, inte i enskilda silos.

Forskning

Magnetiska styrmetoder och mikrostrukturdesign

I sitt examensarbete använde Schürle sin expertis från sin grundutbildningserfarenhet i Kyoto för att tillverka innovativa sätt att mekaniskt karakterisera egenskaperna hos kolnanorör (CTN) och deras gränssnitt med andra ämnen. Eftersom transmissionselektronmikroskop (TEM) ofta används för att observera egenskaperna hos nya CNT, designade Schürle och hennes kollegor en tillverkningsteknik för TEM-kompatibla enheter för att avbilda CNT-metallkontaktstyrka. Enhetsdesignen tillåter dem att observera fel i CNT-teknik, till exempel när CNT-metallkontakterna glider, vilket kommer att informera framtida tillverkning av CNT:er för användning i miniatyriserade enheter.

Efter denna utveckling designade Schürle en metod för att servo magnetiska nanostrukturer genom magnetiska fält, i huvudsak utveckla ett magnetbaserat system som kan styra ställning och rörelse av objekt på nanoskala. Deras system har kritiska tillämpningar för translationell medicin eftersom kontrollerad servoing är avgörande för att designa och implementera magnetisk läkemedelsbärarteknologi och rikta den mot cancerceller.

Nano- och mikroskalasensorer och robotik

På MIT arbetade Schürle för att designa in vivo nanotverktyg som möjliggjorde diagnos och karakterisering av tumörens mikromiljö. Eftersom det första steget i riktad tumörbehandling är en exakt diagnos av tumörens specifika biologi och är mikromiljö, började Schürle designa ett system som möjliggjorde specifik kontroll och leverans av proteasaktivitetsnanosensorer via alternerande magnetfält. Nanosensorerna levererades till kroppen, avtäcktes vid tumörplatsen via värmeaktivering, och proteininnehållet i partikeln försvann, vilket ledde till en reaktion med en detekterbar biprodukt i urinen för kvantifiering och diagnostisk information. Schürle och hennes kollegor validerade tekniken i musmodeller av human kolorektal cancer för att framgångsrikt bedöma tumöraktivitet.

Schürle och hennes kollegor publicerade sedan ett centralt dokument, som lyfte fram deras design av en robotteknologi som kan mäta de mekanobiologiska egenskaperna hos cellulärt beteende. De designade en mikrorobotisk sond som efterliknade bakterier, så att de kunde karakterisera attackprofilerna för makrofager, fagocytiska medfödda immunceller, när de jagar och uppslukar bakterier. Eftersom Schürle och hennes kollegor kunde dynamiskt kontrollera robotarnas translationella och roterande rörelser, kunde de bedöma hur makrofagattackstrategier skiljer sig för olika translations- och rotationsbytesdynamik. Det magnetiska pincettsystemet med 5 frihetsgrader möjliggjorde dynamisk kontroll av robotrörelser. Schürle var sedan med och grundade ett företag, kallat Magnebotix, baserat på denna teknik. Magnebotix utvecklar en rad nanorobotteknologier för tillämpningar i biologiska system som kristallinfångning och dissektion av mekanobiologin hos olika celler och vävnader in vivo.

Schürle fortsätter att utveckla innovativa robotverktyg, baserade på biologiska system, som möjliggör riktad läkemedelsleverans. 2019 skapade Schürle och hennes kollegor två nya typer av mikropropellrar som underlättar transporten av nanopartiklar genom blodkärl och in i vävnader. Den första strukturen är ett artificiellt bakterieflagell och den andra är en svärm av levande magnetotaktiska bakterier för att skapa en ström för att underlätta transport av nanopartiklar. Dessa innovativa metoder för läkemedelsleverans, som utnyttjar redan etablerad biologisk arkitektur och levande biologi, kommer dramatiskt att förbättra vår utveckling mot effektiva riktade läkemedelsleveransplattformar hos patienter.

Pris och ära

• 2020 KITE Award
• 2016 Branco Weiss Fellowship - Samhälle och vetenskap
• 2014 ETH Zürich-medalj för framstående doktorsavhandling
• 2014 Postdoctoral Research Fellowship från German Academic Exchange Service (DAAD)
• 2014 Early Postdoc Mobility Fellowship från Swiss National Science Foundation
• 2014 Best Medical Paper Award, medförfattare, IEEE International Conference on Robot Automation
• 2008 Heinrich-Hertz forskningsstipendium, Tyskland
• 2008 Baden-Württembergs stipendium från staten B.-W. fundament
• 2003 Rotary Foundation-stipendium, Tyskland

Välj publikationer

• Genetisk kodning av riktad magnetisk resonansavbildning kontrastmedel för tumöravbildning. Simone Schuerle, Maiko Furubayashi, Ava P. Soleimany, Tinotenda Gwisai, Wei Huang, Christopher Voigt och Sangeeta N. Bhatia. ACS Synthetic Biology, vol. 9: nej. 2, s. 392–401, Washington, DC: American Chemical Society, 2020.
• Syntetiska och levande mikropropellrar för konvektionsförbättrad nanopartikeltransport. Simone Schuerle, Ava P. Soleimany, T. Yeh, GM Anand, M. Häberli, HE Fleming, Nima Mirkhani, Famin Qiu, Sabine Hauert, X. Wang, Bradley J. Nelson och Sangeeta N. Bhatia. Science Advances, vol. 5: nej. 4, s. eaav4803, Washington, DC: AAAS, 2019.
• Robotstyrt mikrobyte för att lösa initiala attacklägen före fagocytos. Simone Schuerle, Ima Avalos Vizcarra, Jens Moeller, Mahmut Selman Sakar, Berna Özkale, Andre Machado Lindo, Fajer Mushtaq, Ingmar Schoen, Salvador Pane, Viola Vogel och Bradley J. Nelson. Science Robotics, vol. 2: nej. 2, s. eaah6094, Washington, DC: AAAS, 2017.
• Magnetiskt aktiverade proteassensorer för in vivo-tumörprofilering. Simone Schürle, Jaideep S. Dudani, Michael G. Christiansen, Polina Anikeeva och Sangeeta N. Bhatia. Nano Letters, vol. 16: nej. 10, s. 6303–6310, Washington, DC: American Chemical Society, 2016.
• Tredimensionell magnetisk manipulation av mikro- och nanostrukturer för tillämpningar inom biovetenskap. Simone Schuerle, Sandro Erni, Maarten Flink, Bradley E. Kratochvil och Bradley J. Nelson. IEEE Transactions on Magnetics, vol. 49: nej. 1, s. 321–330, Piscataway, NJ, USA: IEEE Inst. Electrical Engineers Inc., 2013.
• Spiralformade och tubulära lipidmikrostrukturer som är elektrolösa belagda med CoNiReP för trådlös magnetisk manipulation. Simone Schuerle, Salvador Pané, Eva Pellicer, Jordi Sort, Maria D. Baro och Bradley J. Nelson. Small, vol. 8: nej. 10, s. 1498–1502, Weinheim: Wiley-VCH, 2012.