Doktorand:in - Hochdurchsatz-Charakterisierung komplexer Medienbestandteile für die Bioprozessoptimierung mit Methoden der künstlichen Intelligenz (KI) (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 im Rahmen der BioDigitalHubs der HighTechAgenda der Bundesregierung angesiedelt. Das Projekt fördert die Innovationskraft der Industriellen Biotechnologie in Deutschland für eine ressourceneffiziente und wettbewerbsfähige Industrie. Die BioDigitalHubs verknüpfen Bioprozessentwicklung mit KI-Methoden und sollen eine autonome Entwicklung von Bioprozessen mit stark reduzierten Entwicklungszeiten ermöglichen.
Ihre Aufgaben im Team
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.
Zu Ihren Aufgaben im Rahmen des Projektes wird gehören:
- 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 BioLector XT)
- Kultivierung und Screening von mikrobiellen Stammbibliotheken im Batch- und Fed-Batch-Modus mit Anteilen von komplexen Medienbestandteilen auf einer automatisierten Mikrokultivierungsplattform, z. B. BioLector-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
- 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 mindestens mit der Gesamtnote „gut“ 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. Massenspektrometrie, Bioanalytik, Molekularbiologie, Protein /Peptidaufreinigung, Kultivierung, Laborautomatisierung) einzuarbeiten
- Sie haben Grundkenntnisse im Bereich Programmierung bzw. Research Software Engineering (z.B. Python, GitLab) oder sind bereit sich die Kenntnisse mit Unterstützung anzueignen
- Sie besitzen ein hohes Maß an Selbstständigkeit, Motivation und Zuverlässigkeit
- Sie zeigen eine sehr zuverlässige, strukturierte und ordentliche Arbeitsweise
- Sie haben fließende Englischkenntnisse, sowohl mündlich als auch schriftlich (C1/C2-Niveau nach dem CEFR ), idealerweise nachgewiesen durch ein Zertifikat
- Sie zeichnen sich durch hohe Selbstständigkeit aus und Bereitschaft zu großem Engagement
- Sie haben einen sehr zuverlässigen, gewissenhaften und selbstständigen Arbeitsstil
- Sie haben ausgeprägte Teamfähigkeit sowie die Fähigkeit zur kooperativen Zusammenarbeit in einem transdisziplinären Projektumfeld
- Bitte bewerben Sie sich auch dann gerne auf die Position, wenn Sie nicht sämtliche geforderten Fähigkeiten und Kenntnisse vollständig mitbringen. Noch fehlende Kompetenzen können ggf. im Rahmen der Einarbeitung vermittelt bzw. erworben werden.
Freuen Sie sich auf folgende Benefits
- Team & Umfeld: Sie arbeiten in einem motivierten Team mit internationaler und interdisziplinärer Ausrichtung – an einer der größten Forschungseinrichtungen Europas
- Forschung & Infrastruktur: Für Ihre Arbeit steht Ihnen eine exzellente wissenschaftliche und technische Ausstattung zur Verfügung
- Vernetzung & Austausch: Sie nehmen an (internationalen) Konferenzen und Projekttreffen teil und bauen Ihr wissenschaftliches Netzwerk aktiv aus
- Betreuung & Unterstützung: Auf Ihrem Promotionsweg erhalten Sie eine kontinuierliche und fachlich fundierte Begleitung durch Ihre:n wissenschaftliche:n Betreuer:in
- Wissen & Weiterbildung: Ihre Weiterentwicklung ist uns wichtig – wir fördern Sie gezielt und individuell, z.B. durch Trainings- und Vernetzungsangebote speziell für Promovierende (JuDocS)
- Gesundheit & Wohlbefinden: Ihre Gesundheit liegt uns am Herzen. Freuen Sie sich auf ein umfangreiches betriebliches Gesundheitsmanagement mit vielfältigen Angeboten – z. B. durch Beachvolleyball-Platz, Laufgruppen, Yoga-Kurse und vieles mehr. Zusätzlich stehen Ihnen unser betriebsärztlicher Dienst sowie ein erfahrenes Team der Sozialberatung direkt vor Ort zur Seite
- Campus-Erlebnis: Unser Forschungscampus im Grünen schafft ideale Bedingungen für kollegialen Austausch und sportlichen Ausgleich direkt vor Ort. In unserer Kantine erwartet Sie ein vielfältiges Angebot – Ihre Mittagspause können Sie entspannt mit Seeblick genießen
- Erfolgreicher Einstieg: Uns ist es wichtig, dass Sie schnell im Team ankommen und strukturiert in Ihre Aufgaben eingearbeitet werden. Zudem begleiten wir Sie von Beginn an und erleichtern Ihnen den Start durch unsere Welcome Days und unseren Welcome Guide
Neben spannenden Aufgaben und einem kollegialen Miteinander bieten wir Ihnen noch viel mehr: https://go.fzj.de/Benefits
Wir freuen uns über Bewerbungen von Menschen mit vielfältigen Hintergründen, z.B. hinsichtlich Alter, Geschlecht, Behinderung, sexueller Orientierung / Identität sowie sozialer, ethnischer und religiöser Herkunft. Ein chancengerechtes, diverses und inklusives Arbeitsumfeld, in dem alle ihre Potentiale verwirklichen können, ist uns wichtig.
Über die folgenden Links erhalten Sie weitere Informationen zu Vielfalt und Chancengerechtigkeit: https://go.fzj.de/diversitaet sowie zur gezielten Förderung von Frauen: https://go.fzj.de/job-journey-women
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