Modellierung und Simulation mikrofluidischer Einzelzellkultivierungen

Die Erforschung von Bakterien und andere Mikroorganismen dient nicht nur dem Verständnis unserer Welt, sondern ist auch essentiell für die Auslegung und Optimierung einer zunehmenden Anzahl biotechnologischer Prozesse. Die Mikrofluidik bietet hierzu ganz neue Möglichkeiten, da in strukturierten Kanälen und Kammern mit Volumina von wenigen Picolitern einzelne Bakterien gefangen und kultiviert werden können, um z.B. deren Wachstum, Antibiotikaresistenzen oder Produktivität zu beobachten. In der Arbeitsgruppe Microscale Bioengineering am Forschungszentrum Jülich werden daher neue mikrofluidische Strukturen für eine Vielzahl aktueller Forschungsthemen entwickelt und genutzt. Bislang sind die Transportphänomene, z.B. Diffusion und Wärmeübertragung, in diesen Systemen jedoch nicht sehr gut charakterisiert. Das Ziel dieser Arbeit ist daher, ein Modell zu erstellen, um Teile dieser Transportprozesse abzubilden und ihre Auswirkungen auf die kultivierten Organismen zu quantifizieren. Die Arbeit entsteht in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe Modellierung und Simulation und wird voraussichtlich in COMSOL Multiphysics, einem kommerziellen und verbreiteten CFD-Programm, implementiert. Schlussendlich sollen die Modelle einen Beitrag zum Betrieb vorhandener und zur Auslegung neuer mikrofluidischer Systeme leisten.

Weitere Informationen

Unternehmen

Helmholtz Gemeinschaft

Bereich/Abteilung

Institut für Bio- und Geowissenschaften IBG-1: Biotechnologie Forschungszentrum Jülich

Abschlussart

Bachelorarbeit / Masterarbeit

Ansprechpartner/in

Christoph Westerwalbesloh
Doktorand Microscale Bioengineering und Modellierung und Simulation
Institut für Bio- und Geowissenschaften
IBG-1: Biotechnologie
Forschungszentrum Jülich
52425 Jülich

Telefon: +49 2461 61-9066
E-Mail: c.westerwalbesloh@fz-juelich.de
Web: http://www.fz-juelich.de/SharedDocs/Personen/IBG/IBG-1/DE/Research_groups/microscale/westerwalbesloh.html

Branche

Bio- und Gentechnologie

Anforderungen

Interesse an Biotechnologie
Studienfach Ingenieur- oder Naturwissenschaften
Grundlagenwissen Computersimulation und Modellierung
Gute Deutsch- oder Englischkenntnisse

Zusatzinformationen

Wir bieten:

Modellierung mit engem Bezug zur experimentellen Praxis
Interdisziplinarität der Arbeitsgruppen (Mikrofluidik und Modellierung) und Fachrichtungen (Physik, Ingenieurwissenschaften, Biologie, ...)
Verwendung eines modernen kommerziellen CFD-Lösers (COMSOL Multiphysics)
Sehr gute Infrastruktur
Die Aufgabenstellung kann individuell angepasst werden