Doktorand:in - Hochdurchsatz-Charakterisierung komplexer Medie

Unser Institut für Bio- und Geowissenschaften
- Biotechnologie (IBG-1) ist führend auf dem Gebiet der Industriellen Biotechnologie. Die Arbeitsgruppe Bioprozesse und Bioanalytik verfügt über umfassende Kompetenzen in der mikrobiellen Bioprozessentwicklung und Stammkonstruktion sowie über innovative Werkzeuge und Workflows zur Laborautomatisierung, Miniaturisierung und Digitalisierung. Ein Forschungsschwerpunkt liegt auf der Konstruktion und Durchmusterung mikrobieller Stammbibliotheken und der effizienten Bioprozessentwicklung. Dabei gewinnen automatisierte Experimente und KI-Methoden zunehmend an Bedeutung.

Die zu besetzende Position ist in einem BMFTR-Verbundprojekt im Rahmen der Bio Digital Hubs  der High Tech Agenda  der Bundesregierung angesiedelt. Das Projekt fördert die Innovationskraft der Industriellen Biotechnologie in Deutschland für eine ressourceneffiziente und wettbewerbsfähige Industrie. Die Bio Digital Hubs  verknüpfen Bioprozessentwicklung mit KI-Methoden und sollen eine autonome Entwicklung von Bioprozessen mit stark reduzierten Entwicklungszeiten ermöglichen.

Für die Fortsetzung dieser Forschungsaktivität suchen wir mit der ausgeschriebenen Stelle eine Person, die instrumentelle Bioanalytik und Bioprozesstechnik für die Entwicklung mikrobieller Produktionsprozesse zielführend miteinander verbinden kann. Die Arbeitsgruppe verfügt über leistungsfähige massenspektrometrische Analytik (GC-/LC-MS) für die gerichtete und ungerichtete Analyse von kleinen Molekülen und Metabolomics. Daneben stehen weitere analytische Messverfahren zur Charakterisierung von kleinen Molekülen und Metaboliten zu Verfügung. Zudem verfügt die Arbeitsgruppe über leistungsfähige Automatisierungsplattformen und nutzt diese für vielfältige Fragestellungen der molekularbiologischen Stammkonstruktion und der mikrobiellen Kultivierung im automatisierten Mikromaßstab.

Dabei ist die Miniaturisierung, Parallelisierung und Automatisierung der Experimente ein Schlüssel zum Erfolg sowohl für die Stammkonstruktion als auch für die Stammcharakterisierung und die Bioprozessoptimierung bis in den Labormaßstab.

Der thematische Schwerpunkt der Arbeit wird hierbei in der Entwicklung von neuartigen Ansätzen zur Charakterisierung und der Auswahl komplexer Medienbestandteile für die mikrobielle Produktion von Proteinen/Enzymen für die industrielle Anwendung liegen. Hierbei spielt neben der bioanalytischen Charakterisierung auch die Anwendung von Methoden des maschinellen Lernens und der künstlichen Intelligenz eine herausragende Rolle.

• Entwicklung und Verbesserung von LC-/GC-MS Verfahren für die Charakterisierung komplexer Medienbestandteile
• Charakterisierung mit weiteren bioanalytischen, chemischen oder optischen Verfahren
• Entwicklung und Programmierung neuer automatisierter Workflows für die automatisierte Bioprozessentwicklung (TECAN Freedom Evo 200 mit integriertem Bio Lector XT)
• Kultivierung und Screening von mikrobiellen Stammbibliotheken im Batch- und Fed-Batch-Modus mit Anteilen von komplexen Medienbestandteilen auf einer automatisierten Mikrokultivierungsplattform, z.B. Bio Lector-Mikrokultivierungssystem mit TECAN Freedom Evo
• Nutzung von Methoden der künstlichen Intelligenz (KI) und des maschinellen Lernens (ML) für die Datenauswertung, die Planung der nächsten Generation von Experimenten und die Ableitung von biologischem oder prozesstechnischem Know-how für die Optimierung der Bioprozesse
• Kultivierung in 4-fach parallelen Laborbioreaktoren (Eppendorf) im Batch- und Fed-Batch-Modus
• Sel…