Themengebiete für Studien- & Abschlussarbeiten - Doktoranden des MAB - KIT
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Themengebiete für Studien- & Abschlussarbeiten Doktoranden des MAB Institute of Process Engineering in Life Sciences Section IV: Biomelecular Separation Engineering KIT – University of the State of Baden-Wuerttemberg and National Research Center of the Helmholtz Association www.kit.edu
Allgemeines
Die folgende Übersicht dient dazu, Interessenten von Studien- bzw.
Abschlussarbeiten (BA, MA) einen Überblick über die Arbeitsgebiete
am Institut für „Molekulare Aufarbeitung von Bioprodukten“ zu geben.
Interessenten mit konkreten Themenwünschen können sich direkt bei
den jeweiligen Doktoranden melden oder allgemein bei Sebastian
Andris (sebastian.andris@kit.edu).
2 06.08.2019 Themengebiete für Bachelor- und Masterarbeiten Institute of Process Engineering in Life Sciences
Section IV: Biomolecular Separation Engineering
Matthias Rüdt
Echtzeitprozessüberwachung mittels spektroskopischer Methoden
• Experimente mit typischen Methoden aus dem DSP
• Präperative Chromatographie (Äkta u. a.)
• Analytik (UHPLC: Dionex Ultimate 3000)
• UF/DF, etc.
• Überwachung mittels spektroskopischer Methoden
• Auswertung durch mathematische Methoden (Multivariate Datenanalyse)
• Arbeitsweise:
• Labor: ca. 50%
• Datenanalyse: ca. 50%
3 06.08.2019 Themengebiete für Bachelor- und Masterarbeiten Institute of Process Engineering in Life Sciences
Section IV: Biomolecular Separation Engineering
Carsten Radtke
Integration von Mikrofluidik und Robotik
Weiterentwicklung des mikrofluidischen Chipsystems „µF-on-LHS“
Design und Konstruktion verschiedener Kanalsysteme zur
Durchführung von High-Throughput Experimenten auf Liquid Handling
Stationen
Techniken:
Herstellung und Funktionalisierung der Mikrofluidikchips
Betrieb des Chipsystems auf Liquid Handling Station
4 06.08.2019 Themengebiete für Bachelor- und Masterarbeiten Institute of Process Engineering in Life Sciences
Section IV: Biomolecular Separation Engineering
Marieke Klijn
Partners BE-BASIC project
Protein solubility and stability:
An experimental toolbox and generation of descriptions
Experimental Prediction
Correlation
Phase behavior Characterization Protein structure
of solution conditions
QSAR
QSPR
MD
Current activities
• Automated phase recognition algorithm Industry
• Building database for previously obtained
Phase behavior studies
characterization results DSP steps influence
Updated: 22.10.2015, PhD project started in sept. 2015 Model-based process development
5 06.08.2019 Themengebiete für Bachelor- und Masterarbeiten Institute of Process Engineering in Life Sciences
Section IV: Biomolecular Separation Engineering
Steffen Großhans
Phasenverhalten biopharmazeutischer Proteine –
Präzipitation als Aufreinigungsschritt in der kontinuierlichen
Prozessführung
HT - Screening & Analytik Integrierte Prozessführung Mathematische Modellierung
• Screenings mittels robotergestützter • Entwicklung von HT Methoden für die • Statistische Versuchsplanung
Pipettierstation für verschiedene pH-Werte, Entwicklung von Präzipitationsprozessen für • Response Surface Methoden zur
Präzipitanten und Additive die Antikörper Aufreinigung Optimierung der Rücklösung
• Produktkonzentration und Reinheit: UHPLC • Integration von Präzipitation mit • Mechanistische Modellierung der
(ALC), spektroskopische Methoden nachfolgende Chromatographieprozessen Präzipitation
• Kontaminanten: ELISA, DNA Quantifizierung mit Ausblick in die Kontinuierliche
• Produktqualität: UHPLC (SEC) Prozessführung
• Entwicklung von On-line Analytikern für die
Präzipitation
© Tecan
© Dionex
© Gyrosprotein
Technologies
6 06.08.2019 Themengebiete für Bachelor- und Masterarbeiten Institute of Process Engineering in Life Sciences
Section IV: Biomolecular Separation Engineering
Sebastian Andris
Characterization and Modeling of Multi-step Protein Conjugation
Processes using High Throughput Approaches
High-Throughput Experimentation Modeling
© Pall
© Tecan
© Waters corporation
Conjugation process development
Antibody-Drug Conjugates
(ADCs)
Current projects:
Analytics - Creation of HTPD platform for ADCs
- Model-based description of conjugation processes
© Dionex
© Tecan
Methods:
- Tecan – LHS
- RP-/HIC-/SEC-UHPLC
- Spectroscopic methods
PhD project started 01/2016 – updated 03/2016
- Multivariate data analysis
7 06.08.2019 Themengebiete für Bachelor- und Masterarbeiten Institute of Process Engineering in Life Sciences
Section IV: Biomolecular Separation Engineering
Anna Wöll
Protein-Stabilitätsstudien –
Einfluss auf das Phasenverhalten bei niedrigen Temperaturen
Die Stabilität von Proteinen kann bei niedrigen Temperaturen, vor allem während des Einfrierens und
Auftauens, sehr stark beeinträchtigt werden. Daher liegt das Augenmerk meiner Arbeit auf den Effekten,
welche dabei auftreten. Des Weiteren soll ein Verständnis über die Minimierung der meist negativen
Effekte auf die Proteinstabilität geschaffen werden.
Techniken: Screening mittels robotergestützter Pipettierstation, visuelle Auswertung des Phasenverhaltens (Formulatrix), Dynamische
Lichtstreuung (DLS), Fourier-transformierte Infrarotspektroskopie (FT-IR), Aggregations- und Schmelztemperatur (OPTIM)……
Screening Freezing/Thawing Analytics
© Tecan
Phase diagram © Formulatrix
8 06.08.2019 Themengebiete für Bachelor- und Masterarbeiten Institute of Process Engineering in Life Sciences
Section IV: Biomolecular Separation Engineering
Laura Rolinger
Multimodale Spektroskopie als Process Analytical Tool
Jede Spektroskopieart kann Variationen in mindestens einer Proteinstrukturebene nutzen, um zwischen
verschiedenen, strukturell ähnlichen Proteinen zu unterscheiden. Aufgrund der Komplexität und
biophysikalischen Ähnlichkeit von biopharmazeutischen Proteinen und Kontaminanten, kann nur eine
Kombination verschiedener Spektroskopiearten alle interessanten Proteine während des Prozesses in Echtzeit
quantifizieren und charakterisieren.
Techniken
Unit operations im Downstream Processing
(Chromatographie, Präzipitation, UF/DF)
Analytik (UHPLC, ELISA)
Spektrometrie (UV/Vis, FT-IR, Raman,
Dynamische und Statische Lichtstreuung)
Datenauswertung
Datenpräprozessierung
Multivariate Datenanalyse (SIMCA, MATLAB)
Artifical neural networks
Datenfusionsmethoden (Kalmanfilter, etc.)
Sensorentwicklung
Sensor design
M. Rüdt, T. Briskot und J. Hubbuch, „Advances in downstream processing of
biologics – Spectroscopy: An emerging process analytical technology,“ Journal of
Software und Softsensor Programmierung
Chromatography A, 15 11 2016 (MATLAB)
9 06.08.2019 Themengebiete für Bachelor- und Masterarbeiten Institute of Process Engineering in Life Sciences
Section IV: Biomolecular Separation Engineering
Nils Hillebrandt
Entwicklung eines hochdurchsatzfähigen Hochfrequenz-Rheometers zur Analyse der
viskoelastischen Eigenschaften hochkonzentrierter Proteinlösungen [1]
Ziel Techniken/Arbeitsbereiche
Korrelation viskoelastischer Ansteuerung von
Eigenschaften mit der Lösungsstabilität piezokeramischen Aktoren und
von Proteinlösungen [2] Sensoren
Aufgaben Schwingungsanalyse
Evaluierung und konzeptionelle Programmierung mit MATLAB
Optimierung von Ansteuerung der peripheren
Messaufbau/Konstruktion Bauteile (Pumpen, Peltier-
Design und Implementierung der Element, Temperatur-
Automatisierungs- und Controller
Temperierungseinheit
[1] Kooperation mit dem Institut für Automation und angewandte Informatik (IAI), Ansprechpartner: Prof. Dr. Christian Pylatiuk
[2] Schermeyer et al. (2016). Squeeze flow rheometry as a novel tool for the characterization of highly concentrated protein solutions.
Biotechnology and Bioengineering, 113(3), 576–587. https://doi.org/10.1002/bit.25834
10 06.08.2019 Themengebiete für Bachelor- und MasterarbeitenNils Hillebrandt
Online-
Monitoring
Source:
http://spectrumlabs.com/filtration/K
R2System.html
Advancing
ultra- and
diafiltration In collaboration with
High-
Throughput
Modeling
Source: https://gosilico.com/
Source:
https://www.sartorius.com/en/products/
process-filtration-purification/process-
filtration-hardware/crossflow-holders-
systems/crossflow-systems/ambr-
crossflow
11 06.08.2019 Themengebiete für Bachelor- und MasterarbeitenDennis Weber
PROTEIN STABILITY IN FREEZE-THAW OPERATIONS
Background Material & Methods
© Grant
Freezing and thawing are necessary Experiments
process units during the production of • µL- and mL cryodevices
biopharmaceuticals.
© Tecan
• Robotic liquid handling station
During the freezing process, freeze
concentration might occur. This may
lead to: Analytics
© Malvern
• Protein aggregation • SLS, DLS
ice
• Surface denaturation • Melting temperature
• pH denaturation • FT-IR
• Cold denaturation • …
• …
T / °C
CFD simulations
It is the aim of my thesis to evaluate the
r/m
protein stability during freezing/thawing.
12 06.08.2019 Themengebiete für Bachelor- und MasterarbeitenSandra Haas
Entwicklung und Etablierung von Biotinten aus speziell entwickelten
elastischen Proteinen für den 3D-Druck hochleistungsfähiger Materialien
Hintergrund
Elastische Materialien sind meist erdölbasiert und nicht
©Photocentric
biologisch abbaubar. Ziel meiner Arbeit ist die Nutzung
biotechnologisch hergestellter, elastinähnlicher Proteine um
hochelastische, 3D-gedruckte Materialien produzieren zu
können.
Techniken/Arbeitsbereiche
• Downstreamprocessing der Proteine
• Experimentelle Biotintenentwicklung (Screening)
• Verschiedene 3D-Drucktechniken (SLA, Extrusion)
• Analytik (Rheologie, mechanische Eigenschaften, …)
©Anton Paar [1]
[1] Radtke et al. (2018) The Biomaker : an entry-level bioprinting device for biotechnological applications
13 6 August 2019Svenja Strauß – 3D Bioprinting
Background:
Automated, reproducible manufacturing
and analysis of complex structures with
biomaterials containing viable cells
Experimental:
© Anton-Paar
- Printing optimisation of biomaterials
© Tecan
- Development of standardised analytical methods
Analytics:
- Image processing
- Rheometry
- Microscopy
14 06.08.2019 Themengebiete für Bachelor- und MasterarbeitenDavid Grijalva – 3D Bioprinting
Background:
Automated, reproducible manufacturing
and analysis of complex structures with
biomaterials containing viable cells
Experimental:
© Anton-Paar
- Printing optimisation of biomaterials
- Development of standardised analytical methods
© Tecan
- Characterisation of biomaterial – cell interaction
Analytics:
- Microscopy
© Miltenyi Biotec
- Rheometry
- Flow cytometry
15 06.08.2019 Themengebiete für Bachelor- und MasterarbeitenSie können auch lesen
