Mériem Er-Rafik est biophysicienne, spécialiste des relations structure–fonction des macromolécules biologiques, des polymères et des systèmes bioinspirés, notamment des nanovecteurs, des bio-interfaces et des interfaces entre matière molle et matériaux durs. Elle associe la microscopie électronique aux techniques de rayons X synchrotron, à la simulation numérique et à la modélisation moléculaire pour comprendre comment leur structure détermine leur fonction et leurs interactions avec les cellules et les matériaux.

À l'EPFL, elle adapte le 4D-STEM, une technique jusqu'ici surtout utilisée pour les matériaux durs, aux échantillons des sciences de la vie et de la matière molle. Avec des chercheurs en vision par ordinateur, elle développe la reconstruction 3D par intelligence artificielle d'échantillons biologiques, à partir de données de 4D-STEM et de tomographie électronique à angle limité. Elle étudie également des nanoparticules théranostiques pour l'imagerie biomédicale, de leur conception jusqu'à leur devenir en milieu biologique.

Depuis plus de 20 ans, elle utilise la (cryo-)microscopie électronique, y compris la spectroscopie analytique (EELS, EDX), et les techniques de rayons X synchrotron pour répondre à des questions de structure–fonction dans des systèmes mous et biologiques sensibles au faisceau. Elle conçoit l'ensemble de la stratégie expérimentale, de la préparation des échantillons à l'imagerie et à l'interprétation des résultats.

Son parcours s'étend sur la France, l'Allemagne, le Danemark et la Suisse. Elle est titulaire d'un doctorat de l'Université Paris XI et d'une habilitation à diriger des recherches (HDR) de l'Université de Strasbourg, consacrée à la physico-chimie des systèmes biomimétiques. Avant de rejoindre l'EPFL, elle a été professeure associée, cheffe de groupe et responsable du domaine Matière molle et Sciences de la vie par la microscopie électronique à DTU, où elle a conçu et mis en place une activité de recherche et une plateforme de microscopie électronique dédiées à la matière molle et aux sciences de la vie, ouvertes à toute l'université. Auparavant, elle a dirigé un groupe de recherche au Leibniz-DWI et a été chercheuse à l'Institut Charles Sadron (CNRS) et au Biozentrum de Bâle. Depuis 2006, elle conçoit, synthétise et caractérise des systèmes bioinspirés et biomimétiques pour la biomédecine, le textile et la cosmétique. Ses travaux portent sur les polymères bioinspirés et les hybrides peptide–polymère, les membranes biomimétiques et leurs interactions avec les nanoparticules, les cellules et les bactéries, les polymères et revêtements antimicrobiens, les nanovecteurs pour l'administration de médicaments, et les bio-interfaces. Ses traitements bioinspirés de substrats de cellulose et de kératine ont donné lieu à deux brevets internationaux.

Tout au long de sa carrière, elle a collaboré étroitement avec l'industrie. Elle a dirigé des contrats de R&D avec Henkel, Momentive Performance Materials et Novozymes, et collaboré avec DECTRIS sur de nouveaux détecteurs de cryo-microscopie électronique. Consultante en R&D et coach certifiée, elle conseille des entreprises des matériaux, de la pharmacie, des biotechnologies et de la cosmétique, et accompagne des chefs de groupe, des responsables d'unité, des managers de l'industrie et des fondateurs d'entreprise.