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Förderung


Dieses Vorhaben wird gefördert durch den Freistaat Thüringen (Thüringer Aufbaubank) und kofinanziert mit Mitteln der Europäischen Union im Rahmen des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE).


Mikrofluidik -

Datenanalyse und Modellierung

für eine mikrofluidische (tropfenbasierte) Plattform

Im Verbundvorhaben "Plattform für die multiparametrische Datenerfassung und -analyse in der tropfenbasierten Mikrofluidik zur Entwicklung von Ultrahochdurchsatz-Screening-Anwendungen für die Biotech-Industrie" wird von BioControl das geförderte Teilvorhaben 2017 FE 9072 ("Erforschung und Anpassung von Algorithmen der Datenanalyse und Modellierung zum optimalen Transfer von Enzym-Assays auf die tropfenbasierte Mikrofluidik und zur Auswertung von Ultrahochdurchsatz-Screeningdaten") durchgeführt.

Ziele, Durchführung und Ergebnisse


Im Projektvorhaben sollen Algorithmen der Datenanalyse und Modellierung erstens für den Transfer von Enzym-Assays auf die tropfenbasierte Mikrofluidik (pL-große tensidstabilisierte Tropfen in einem flüssigen Medium) und zweitens zur Auswertung der optimierten Enzymaktivität in diesen Tropfen erforscht, validiert und unter Laborbedingungen eingesetzt werden. Damit soll im Gesamtvorhaben ein Ultrahochdurchsatz-Screening der biologischen Enzymproduktion in miniaturisierten Reaktoren bei unterschiedlichen Bedingungen gelingen (für das Gesamtvorhaben, seine Relevanz und die Ziele sei auf die Angaben im entsprechenden Dokument verwiesen). Methoden der Datenanalyse und Modellierung erlauben dabei eine daten- und wissensbasierte Evaluierung des Erfolgs, ein Verständnis der zugrundeliegenden Ursachen/Mechanismen sowie die Möglichkeit zur Beeinflussung an unterschiedlichen Stellen des Gesamtprozesses. Bei diesen beiden voneinander abhängigen Teilaufgaben des Gesamtvorhabens - Übertragung in Tropfen sowie Optimierung der Enzymproduktion - werden sich die Ergebnisse des Teilvorhabens, nämlich die zu erforschenden Methoden der (statistischen) Datenanalyse und Modellierung, aufgrund vieler Nebenbedingungen erheblich unterscheiden, was sich auch in den notwendigen Entwicklungsschritten (Arbeitspaketen) niederschlägt. Diese Nebenbedingungen umfassen vor allem die Anwendungsziele aus experimenteller und methodischer Sicht, aber auch die technischen Gegebenheiten (Datenart, Datenverfügbarkeit, Datenmenge, etc.). Das Anwendungsziel beim Transfer von Enzym-Assays auf Tropfen ist das Finden und Einstellen experimenteller Bedingungen (qualitativ und quantitativ), wodurch prinzipiell ein Wachstum und eine Enzymproduktion in Tropfen beim entsprechenden Ziel-Enzym gewährleistet werden soll und soweit möglich auch die Ursachen dafür verstanden werden sollen. Das Anwendungsziel bei der optimalen Enzymproduktion ist die Auswertung eines einzelnen laufenden Screenings, also der Überwachung des Prozesses, was zu entsprechenden Hinweisen/Vorschlägen an den Nutzer oder gegebenenfalls zu einer automatischen Anpassung des Prozesses führen soll.