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AG Lindner - Bioinformatik

Leitung

Dr. Patrick Lindner

Forschungsschwerpunkte

Bioanalytik

Digitale Bildverarbeitung

Statistische Auswertung von Microarray Experimenten

Software-Sensoren

Multivariate Datenanalyse

Kurzbeschreibung

Die Themenschwerpunkte der AG Lindner umfassen die Geräteentwicklung im Bereich der optischen Sensorik bei Bioprozessen (insbesondere In-situ Mikroskopie), die Entwicklung und Anwendung von Bildverarbeitungsalgorithmen sowie den Einsatz bioinformatischer Methoden zur Auswertung von DNA-Microarrays.

Das Ziel der Weiterentwicklungen im Bereich der In-situ Mikroskopie ist die kontinuierliche Verbesserung des Messsystems in Bezug auf Reproduzierbarkeit, Genauigkeit und Vielseitigkeit seines Einsatzes. Das Messsystem konnte bisher bei verschiedensten Prozessen erfolgreich eingesetzt werden, so u. A. bei Kultivierungen von S. Cerevisiae, E. Coli, P. Pastoris, CHO sowie Jurkat Zellen. Neben den biologischen Anwendungen wird das ISM auch zur Überwachung von chemischen/technischen Prozessen verwendet z.B. bei Mehrphasensystemen (Speiseölaufreinigung) und zur Partikelvermessung (Stabilität von Enzymträgern). Eine eigens entwickelte Steuersoftware erlaubt die automatische Ansteuerung des Messsystem sowie die Bildaufnahme. Zur Bildauswertung werden Bildverarbeitungsalgorithmen entwickelt und angewendet. Zielgrößen für diese Auswertung sind meist: Zellzahl, Zellkonzentration sowie die Größenverteilung und Morphologie der Zellen.

In Kooperation mit Projektpartnern wurden Bildverarbeitungsalgorithmen auch außerhalb des Anwendungsgebiets der Bioprozesse entwickelt. So konnten Algorithmen u. A. zur Analyse von Membranoberflächen (Porengrößenverteilung) sowie metallischen Oberflächen erstellt und erfolgreich angewendet werden.

Die Arbeiten im Bereich Microarrays haben zum Ziel die oft schwer kontrollierbaren und störenden Einflussgrößen bei der Herstellung sowie Vermessung von Chips zu analysieren und im besten Falle zu quantifizieren. Dazu zählen z.B. Spottingparameter, farbstoffabhängige Effekte und Photobleaching. Anhand der gewonnenen Informationen werden statistische Methoden bzw. Normalisierungsalgorithmen entwickelt und validiert um die Qualität, Reproduzierbarkeit und somit die Aussagekraft von Microarraydaten zu verbessern und zur Entwicklung eines Standards für die Handhabung von Microarrays und den aus ihnen gewonnen Daten beitragen.

Weitere Arbeiten der AG Lindner umfassen die Softwareentwicklung von Laboranwendungen (Messen, Steuern, Regeln, Gerätevernetzung uvm.), Optimierungsalgorithmen, multivariate Datenanalyse sowie künstliche neuronale Netze. Die Programmerstellung erfolgt hauptsächlich in C#.NET und Matlab aber auch in Python und VBA.