STELLEN­AUSSCHREI­BUNG 207/2021

Die Otto-von-Guericke- Universität Magdeburg (OVGU) ist eine forschungsstarke, regional vernetzte und international orientierte Profiluniversität.

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An der Fakultät für Verfahrens- und Systemtechnik ist am Institut für Verfahrenstechnik, Lehrstuhl für Mechanische Verfahrenstechnik eine Stelle zur

wissenschaftlichen Mitarbeit (m/w/d) / Research Assistant (PhD Candidate)

zu besetzen.


Entgelt­gruppe:
13 TV-L
Ein­stellungs­datum:
Januar 2022
Befristung:
3 Jahre
Arbeitszeit:
100 %

-for English version see below-

Die Emmy Noether Gruppe für disperse Mehrphasenströmungen wurde im Januar 2021 am Lehrstuhl für mechanische Verfahrenstechnik eingerichtet und wird von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert. Eines unserer Ziele besteht darin, die Kultivierung von mesenchymalen Stammzellen auf suspendierten Mikroträgern zu untersuchen und auf der Basis der strömungsmechanischen Vorgänge in Bioreaktoren Empfehlungen für den Übergang auf industrielle Skalen abzuleiten. Diesbezüglich entwickeln wir ein probabilistisches Modellierungswerkzeug für Partikel-beladene Strömungen, das die Beschreibung der Mikroträger-basierten Zellvervielfachung ermöglicht und Einblicke in die kleinskaligen Wechselwirkungen zwischen Turbulenz, Stoffwechselprozessen und Mikroträgern liefert.

Hintergrund. Mesenchymale Stammzellen besitzen nicht nur die Fähigkeit, Skelettgewebe neu zu bilden, sondern koordinieren auch Versorgungs- und Heilungsvorgänge in anderen Gewebearten. Sie bilden die Basis für regenerative, zellbasierte Therapien, deren Wirksamkeit an Tiermodellen von Krankheiten wie Asthma, Multiple Sklerose oder Diabetes gezeigt wurde. Eine große Herausforderung, der der Einsatz zellbasierter Therapien zurzeit gegenübersteht, ist die Kultivierung von mesenchymalen Stammzellen auf industriellen Skalen. Eine Besonderheit dabei ist, dass die Zellen eine Oberfläche zur Haftung benötigen, um sich teilen zu können. In einer Technologie, die zurzeit untersucht wird, werden die Zellen auf Mikroträgern (ungefähr 200µm große Kügelchen) ausgesät und in einem Nährmedium agitiert. Die Dispersion der zellbeladenen Mikroträger in einem bewegten Medium ist eine Mehrphasenströmung, in der die strömungsmechanischen Transportvorgänge mit den Stoffwechselvorgängen der Zellen konkurrieren und die Verteilung der Mikroträger von Kollisionen und der Bildung von Aggregaten beeinflusst wird.

Promotionsstelle. Im Rahmen der ausgeschriebenen Stelle soll das Konzept der Grobstruktursimulation (LES) um einen probabilistischen Ansatz zur Beschreibung der Wechselwirkungen zwischen den zellbeladenen Mikroträgern und der chemischen Zusammensetzung des Mediums erweitert werden. Die räumliche Verteilung der Mikroträger und die Veränderungen ihrer Eigenschaften werden über eine Populationsbilanzgleichung beschrieben. Eine wichtige Komponente dabei ist die Synthese detaillierter Stoffwechsel- und Zellteilungskinetiken. Für die numerische Lösung der Grundgleichungen soll ein Monte Carlo Verfahren konzipiert und mit einem Verfahren gleitender Gitter kombiniert werden. Die numerischen Lösungsverfahren werden in einer hauseigenen Simulationssoftware implementiert. Wir erwarten, dass der Mitarbeiter/die Mitarbeiterin eine Dissertation auf der Basis seines/ihres Projekts verfasst und promoviert.

Ihre wichtigsten Aufgaben:

  • Konsolidierung einer biochemischen Reaktionskinetik zur Beschreibung des Zellwachstums und der Zellteilung auf Mikroträgern
  • Integration der Reaktionskinetik in ein bestehendes Rahmenwerk zur Beschreibung von heterogenen Oberflächenreaktionen
  • Formulierung einer Populationsbilanzgleichung für die Eigenschaftsverteilung der Mikroträger
  • Statistische Beschreibung der Wechselwirkungen zwischen Turbulenz, Nährmedium und Mikroträgern
  • Entwicklung und Implementierung eines stochastischen numerischen Lösungsverfahren (Monte Carlo) und Kombination mit einem Verfahren gleitender Gitter
  • Validierung des physikalischen Modells anhand existierender Messungen
  • Vergleich unterschiedlicher Betriebsstrategien anhand der mechanischen Zellbeanspruchung, Kollisionsraten und kumulativen Zellvervielfachung
  • Engagement im Rahmen der Weiterentwicklung unserer hauseigenen Simulationswerkzeuge (Quellcode in den Programmiersprachen C und Fortran)
  • Betreuung von studentischen Projekten und Arbeiten
  • Planung, Organisation und Durchführung von Tutorien und Zentralübungen
  • Zusammenarbeit und wissenschaftlicher Austausch mit unseren Kollegen am Lehrstuhl für mechanische Verfahrenstechnik

Ihr Profil:

  • Abgeschlossene wissenschaftliche Hochschulausbildung im Bereich des Maschinenbaus, der Verfahrenstechnik, der Physik oder Angewandter Mathematik
  • Eigene Erfahrungen in der Umformulierung physikalischer Problemstellungen als Aufgaben, die rechnergestützt gelöst werden können
  • Exzellente Kenntnisse der Strömungsmechanik und Numerik
  • Ein großes Interesse an numerischer Strömungsmechanik (CFD) und erste Erfahrungen im Umgang mit strömungsmechanischen Lösern
  • Erste Erfahrungen in der Entwicklung, Diagnostizierung und Profilierung von Software
  • Erfahrungen in der Programmierung in C/C++, Fortran oder Matlab
  • Erste Lehrerfahrungen, beispielsweise als Studentische Hilfskraft oder Tutor
  • Englisch fließend in Wort und Schrift; erste Erfahrungen im akademischen Schreiben

Bei inhaltlichen Fragen zur ausgeschriebenen Stelle wenden Sie sich bitte an Herrn Dr. Fabian Sewerin (fabian.sewerin(at)ovgu.de).

Wir bieten Ihnen neben allen üblichen Sozialleistungen des öffentlichen Dienstes weitere Vorteile, wie die Möglichkeit, die Arbeitszeit flexibel zu gestalten. Moderne Arbeitsbedingungen, vielfältige Weiterbildungs- und Entwicklungsmöglichkeiten und ein von den Mitarbeitenden sehr geschätztes gutes Miteinander zeichnen uns aus. Darüber hinaus bieten wir vielfältige Sport- und Freizeitangebote, eine umfangreiche Verpflegung in unseren Mensen und Cafeterien sowie eine betriebliche Gesundheitsförderung.

Bewerbungen von schwerbehinderten Menschen werden bei gleicher Eignung, Befähigung und fachlicher Qualifikation bevorzugt berücksichtigt. Die Otto-von-Guericke-Universität strebt eine Erhöhung des Anteils von Frauen im wissenschaftlichen Bereich an und bittet daher Wissenschaftlerinnen nachdrücklich um ihre Bewerbung.

Wir weisen darauf hin, dass zum Zeitpunkt der Einstellung eine Zeugnisbewertung für ausländische Bildungsabschlüsse der Zentralstelle für ausländisches Bildungswesen (ZAB) vorliegen muss. Die Zeugnisbewertung muss gebührenpflichtig vom Zeugnisinhaber (m/w/d) beantragt werden. Nähere Informationen erhalten Sie unter https://www.kmk.org/zeugnisbewertung.

Bitte beachten Sie die Informationen zur Erhebung personenbezogener Daten unter: https://www.uni-magdeburg.de/Datenschutz_Bewerber.html

Ihre vollständige Bewerbung (Anschreiben über Motivation/Erfahrungen/Eignung, Lebenslauf, Zeugnisse) senden Sie bitte bis zum 15. September 2021 (Posteingang) über das Online-Bewerbungsportal.




The Emmy Noether Group for Dispersed Multiphase Flows was established at the Chair of Mechanical Process Engineering in January 2021 and is funded by the German Research Foundation. One of our objectives is to investigate the cultivation of mesenchymal stem cells on suspended microcarriers and deduce recommendations for the upscaling to industrial sizes of microcarrier-based bioreactors. In this regard, we develop a probabilistic modelling framework for describing particle-laden flows that naturally accounts for the small-scale interactions between turbulence, metabolic processes and microcarrier dispersion.

Background. Mesenchymal stem cells are not only the progenitors of skeletal tissues, but also possess the capacity to orchestrate regenerative and trophic processes in other tissues. For this reason, they are sometimes referred to as injury drugstores. In regenerative therapies, mesenchymal stem cells are extracted from a donor's bone marrow, expanded in culture and, subsequently, transplanted into patients for treating diseases as different as asthma, multiple sclerosis and diabetes. One challenge associated with the cultivation of mesenchymal stem cells is that the cells require a surface to adhere to in order to proliferate. In a technology that is currently investigated, the cells are seeded on so-called microcarriers (about 200µm-sized beads) and agitated in a nutrient medium. The dispersion of microcarriers in a moving nutrient medium is a multiphase flow in which fluid mechanical transport modulates the cells' nutrient uptake and viability and microcarrier collisions may cause the formation of aggregates.

This position. Within the scope of the present project, the large eddy simulation (LES) framework will be amended by a probabilistic description of the interaction between the chemical medium composition and the microcarrier dispersion. The spatial distribution of the microcarriers as well as potential changes in their properties are described with the aid of a population balance equation (PBE). An important related task is the synthesis of detailed biochemical kinetics for the rates of nutrient uptake, metabolite release and cell fission. For the numerical solution of the governing equations, a Monte Carlo method will be developed and combined with a sliding mesh approach. The joint modelling/solution framework will be instrumented to predict the cell yield in a family of bioreactors and assess the influence of operating strategies. The Research Assistant is expected to complete a PhD based on her/his project work.

Your primary responsibilities:

  • Consolidation of biochemical kinetics governing metabolic processes and cell fission
  • Integration of the reaction kinetics into an existing framework for heterogeneous surface reactions
  • Formulation of a population balance equation for the property distribution of microcarriers
  • Development of a probabilistic description for the turbulence-mediated interactions between the medium composition and microcarriers
  • Development and implementation of a stochastic numerical solution method (Monte Carlo) and combination with a sliding mesh approach
  • Validation of the physical model based on existing experimental measurements
  • Comparison of different operating strategies based on cell stress exposure, microcarrier collision rates and cell yield
  • Participation in the development of our in-house simulation tools using the programming languages C and Fortran
  • Supervision of student projects and theses
  • Leading tutorials and organizing plenary exercises
  • Cooperation and exchange with our colleagues at the Chair of Mechanical Process Engineering

Your profile:

  • MSc degree or equivalent in mechanical engineering, process engineering, physics or applied mathematics
  • Proven track record in translating physical problems into computer-solvable tasks using numerical methods
  • Strong background in heat and mass transfer and fluid mechanics
  • A strong interest in computational fluid dynamics
  • First experience in developing, debugging and profiling software
  • Coding experience in C/C++, Fortran or Matlab
  • First teaching experience, for example, as a student teaching assistant
  • Fluent command of written and spoken English; experience in academic writing

For further information about the position, please contact Dr. Fabian Sewerin (fabian.sewerin(at)ovgu.de).

In addition to all the usual social benefits of the public sector, we have more to offer, such as the possibility of flexible working hours. Modern working conditions, a wide range of training and development opportunities, and a positive work environment that is highly valued by our employees distinguish us as an employer. We also offer a wide range of sports and leisure activities, extensive catering in our canteens and cafeterias as well as workplace health promotion.

Applications from disabled persons will be given priority in the case of equal suitability, ability and professional expertise. The Otto-von-Guericke University strongly promotes gender equality in all professional areas.

Please note that a Statement of Comparability (SoC) for foreign educational qualifications from the Central Office for Foreign Education (ZAB) must be available at the time of recruitment. The SoC is fee-based and has to be applied for by the certificate holder. For more information, please follow https://www.kmk.org/zab/central-office-for-foreign-education/statement-of-comparability-for-foreign-higher-education-qualifications.html.

Please note the information for storage of personal data: https://www.uni-magdeburg.de/Datenschutz_Bewerber.html

Please send your complete application (cover letter detailing your motivation, prior experience and suitability, curriculum vitae) by September 15, 2021 (date of receipt of application) using the online application portal.



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