Doktorand:in - Entwicklung von mikrobiellen Bioprozessen für die Gewinnung funktionaler Peptide für industrielle Anwendungen (w/m/d)

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 angesiedelt, das den Strukturwandel im Rheinischen Revier unterstützt. Das Projekt fördert die biologische Transformation von Materialwissenschaft und Produktionstechnik durch die nachhaltige Herstellung von Materialien und Produkten mithilfe mikrobieller Prozesse (

www.Bio4MatPro.de

). Damit trägt es zu einer nachhaltigen Wirtschaftsweise und zur regionalen Transformation des Rheinischen Reviers bei.

Ihre Aufgaben im Team

Für die Fortsetzung dieser Forschungsaktivität suchen wir mit der ausgeschriebenen Stelle eine Person, die Molekularbiologie und Bioprozesstechnik für die Entwicklung mikrobieller Produktionsprozesse für funktionale Peptide zielführend miteinander verbinden kann. Die Arbeitsgruppe hat leistungsfähige Automatisierungsplattformen aufgebaut 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. Erfolgreiche Bioprozesse werden in Bioreaktoren in den Labormaßstab und den 50-L-Pilotmaßstab skaliert. Die Bioprozessoptimierung kann durch Design of Experiments (DoE) und KI-Methoden unterstützt werden.

Der thematische Schwerpunkt der Arbeit wird hierbei in der Entwicklung neuer Verfahren, Methoden und Anwendungen für die intelligente Einbindung der Mikrokultivierungsplattformen in die Generierung und Phänotypisierung von großen Stammbibliotheken und der Bioprozessentwicklung zur Gewinnung von funktionalen Peptiden liegen. Dabei soll sowohl die intrazelluläre als auch die sekretorische Produktion der Peptide für industrielle Anwendungen untersucht werden.Zu Ihren Aufgaben im Rahmen des Projektes wird gehören:

• Entwicklung und Programmierung neuer automatisierter Workflows für die Beschleunigung und Parallelisierung der Molekularbiologie mit Laborrobotik (Opentrons, OT-2)
• Molekularbiologische Stammkonstruktion für die intrazelluläre und sekretorische Produktion von Peptiden
• Entwicklung und Programmierung neuer automatisierter Workflows für die automatisierte Bioprozessentwicklung (TECAN Freedom Evo 200 mit integriertem BioLector XT)
• Kultivierung und Screening von mikrobiellen Stammbibliotheken im Batch- und Fed-Batch-Modus auf einer automatisierten Mikrokultivierungsplattform, z. B. BioLector-Mikrokultivierungssystem mit TECAN Freedom EvoNutzung 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 und Skalierung bis in den 50-L-Bioreaktormaßstab
• Selbstständige Auswertung und Präsentation der Ergebnisse der eigenen Arbeit
• Eigenständige Reflexion der eigenen Ergebnisse und Weiterentwicklung des Themas, Präsentation der Projektergebnisse in internen Formaten und Austausch mit internen und externen Projektpartnern auch in englischer Sprache
• Verfassen von wissenschaftlichen Publikationen und Projektberichten auch in englischer Sprache
• Betreuung von Studierenden im Rahmen von Forschungspraktika und Abschlussarbeiten als Teil des eigenen Projektes
• Teilnahme an nationalen und internationalen Konferenzen mit Präsentation Ihrer Forschungsergebnisse

Das bringen Sie mit

• Ein abgeschlossenes Masterstudium im Bereich Biotechnologie, Bioverfahrenstechnik, Biologie oder eine verwandte Disziplin
• Sie sind interessiert am Einsatz von Hochdurchsatz-Methoden im Labor und an der Optimierung biotechnologischer Prozesse
• Sie sind bereit, sich ggf. in neue experimentelle Methoden (z.B. Molekularbiologie, Protein /Peptidaufreinigung, Kultivierung, Laborautomatisierung) einzuarbeiten
• Sie haben Grundkenntnisse im Bereich Programmierung bzw. Research