Forschungsschwerpunkte und Projekte

Forschungsschwerpunkte und Kooperationen

Nachfolgend sind alle aktuellen Projekte in der Abteilung mit ihren inhaltlichen Schwerpunkten sowie detaillierten Informationen aufgeführt.

Die Projekte werden gefördert aus Mitteln der Europäischen Union und des Landes Brandenburg, durch die Investitionsbank des Landes Brandenburg, das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz bzw. das Bundesministerium für Bildung und Forschung.

BinAqua: Klimafreundliche Herstellung vollwertiger veganer Proteinpulver durch die Co-Kultivierung von Mikroalgen und Wasserlinsen

Das Projekt wird in Kooperation mit der BTU Cottbus-Senftenberg, Institut für Biotechnologie, Fachgebiet Molekulare Zellbiologie durchgeführt. Das Ziel des gemeinsamen Vorhabens ist die Entwicklung einer nachhaltig produzierten und vollwertigen Fleischalternative, die erstmalig eine pflanzliche (Wasserlinse) und eine mikrobielle (Cyanobakterium) Proteinquelle kombiniert. Die beiden Organismen weisen neben einem hohen Proteinanteil mit allen essenziellen Aminosäuren weitere wichtige Nährstoffe wie Stärke, B-Vitamine, Omega-3-Fettsäuren und gut bioverfügbares Eisen auf. Durch fortgeschrittene Kultivierungstechniken und wenige Prozessierungsschritte soll zusätzlich erreicht werden, dass das Produkt möglichst wenig unerwünschte Farbeigenschaften bei gleichzeitig hohem Nährstoffgehalt aufweist. Das Projekt wird gefördert aus Mitteln der Europäischen Union und des Landes Brandenburg.

TRYSUB: Krebs-TheRanostik mit sYnergistischer, Spezifischer Und schaltBarer Nanomedizin

Das Projekt TRYSUB adressiert präklinische translationale Studien hin zu einem neuen multimodalen theranostischen Krebsbehandlungsansatz (Therapie + Diagnostik). Die Kooperation der Universität Potsdam, TH Wildau und DESY Zeuthen initiiert eine stark clusterübergreifende innovative agile Pionierumgebung in Brandenburg zur Validierung der Krebs-Nahinfrarot-Bildgebung-geführten Strahlenchemotherapie mit ultrahohen Dosisraten. Das Projekt wird gefördert aus Mitteln der Europäischen Union und des Landes Brandenburg.

DEEPECO-Watertreat: Ökologischere Betriebsführung von Klärwerken durch Früherkennung kritischer Betriebszustände mittels Bilderkennung und Deep-Learning-Algorithmen

Mithilfe der automatisierten Bilderkennung mikroskopischer Bilder durch eine KI sollen kritische Betriebszustände in Klärwerken frühzeitig erkannt werden. In enger Abstimmung an den Anforderungen der Praxispartner soll eine simple, digitale und preiswerte Methode zur sichereren und nachhaltigeren Betriebsführung entstehen. Das leicht verständliche Dashboard der Analysedaten soll als Vorlage für einen Szenarien-Demonstrator dienen, um die Technologie weiteren Anlagenbetreibern bekannt zu machen.

BIKO-UA: Bilderkennung zur Identifikation von Kriegsopfern in der Ukraine

In BIKO-UA wird ein System zur Identifikation unbekannter Kriegsopfer in der Ukraine (UA) entwickelt. Dort wo andere Identifikationsmethoden versagen, könnten tiefliegende, sehr individuell ausgeprägte Schädelstrukturen genutzt werden (Keilbeinhöhle, Siebbeinzellen u.a.). Ein Schädel-CT des unbekannten Toten würde mit einer Datenbank abgeglichen werden, welche sich aus vielen Schädel-CT und MRT Daten der ukrainischen Bevölkerung speist, die irgendwann zu medizinischen Zwecken erhoben wurden. IT-seitig werden neue Identifikationsmethoden basierend auf maschinellem Lernen entwickelt. Hierzu wird ein neuronales Netzwerk zur Segmentierung von CT-Bildern entworfen und trainiert. Das Hauptziel besteht darin, einen Prototyp einer Software zur Identifizierung zu entwerfen, einschließlich der Entwicklung einer konsolidierten CT-Datenbank. Dazu gehören auch die Anforderungsanalyse, Aspekte der Datenerfassung und -verarbeitung sowie die Auswertung der Segmentierungsergebnisse, das Testen und die Validierung des Prototyps.

Unveiling the Identities Resting in Mass Graves

The major project’s aim is to identify the personality of individuals, who perished as a result of Russia's brutal attack. By using artificial intelligence based on Sphenoid Sinuses` anatomical variability, we will determine a person's identity. Two other project branches explore the impact of inflammation on the paranasal sinuses` bones and the body's responses to stress. The funding is based on a Philipp Schwartz Fellowship in the research scholarship program line for 24 months.

SmartWurstEsser: Konzepte für die energieeffiziente Herstellung nachhaltiger Wurstprodukte

Die Fleischindustrie ist ein großer Energieverbraucher. Die Herstellung von Fleischprodukten und insbesondere von Wurstwaren erfordert mehrere Abkühlungs- und Erhitzungsschritte, um die mikrobiologische Sicherheit für den Verbraucher zu gewährleisten, was mit einem erhöhten Energieverbrauch einhergeht und die organoleptischen Eigenschaften des Produkts beeinträchtigt. Im Projekt sollen daher innovative Verfahren für energieeffiziente und nachhaltige Produktionsprozesse für die Brühwurstherstellung entwickelt werden. Durch intelligente (smarte) Verfahrensoptimierung, die Nutzung von erneuerbaren Energiequellen und Optimierung der Wurstbrätzusammensetzung (Nutzung natürlicher Emulgatoren und schützender Mikroorganismen) wird die Basis für eine nachhaltige Wurstproduktion geschaffen. Darauf aufbauend werden neue originelle und umweltfreundliche Brühwurstvarianten entwickelt. Diese ermöglichen der Metzgerei Esser nicht nur erhebliche Energie- und Kosteneinsparungen, sondern auch neue Konsumenten zu gewinnen, die Wert auf eine nachhaltige Wurstproduktin legen.

PEARL-DNA: Interoperable end-to-end platform of scalable and sustainable high-throughput technologies for DNA-based digital data storage

The TH Wildau is deeply involved in several research aspects within the PEARL-DNA project. This applies to most of the molecular biology-related work such as nucleic acid assembly, processing, sequencing and targeted retrieval. In addition, it also provides monitoring of and evaluation of innovations within the consortium for generating intellectual property.

Homepage: https://www.pearl-dna.eu/

Wildau-Kharkiv-IT Bridge

Der Unterricht in Kharkiv ist durch den Krieg beeinträchtigt worden. Die Stadt liegt in der Nähe der russischen Grenze und wird seit Februar 2022 jeden Tag wiederholt bombardiert. Infolgedessen wurde der normale Bildungsprozess unterbrochen. Mit dem Projekt „Wildau-Kharkiv IT Bridge (WKITB)“ im Rahmen des DAAD-Programms „Ukraine digital: Sicherung des Studienerfolgs in Zeiten der Krise“ wurde eine hochschul- und fächerübergreifende virtuelle Umgebung geschaffen, um das Studium im IT-Bereich wieder aufzunehmen. Dozenten aus der Region Kharkiv stellen ihre Lehrveranstaltungen einem breiten Online-Publikum zur Verfügung. Das WKITB implementiert eine zugängliche digitale Plattform mit Lehrmaterialien und einem Videokonferenzservice (für Bachelor- und Masterstudiengänge). Die Organisation auf ukrainischer Seite erfolgt in Zusammenarbeit mit der Nationalen Universität für Radioelektronik in Kharkiv. Der technische und administrative Teil wird von der TH Wildau übernommen. Weitere Informationen können unter https://wildau-it-bridge.de/  gefunden werden.

EBA-Ident: Aufbau einer Effekt-basierten Analytik (EBA) zur schnellen und eindeutigen Identifikation unbekannter Schadstoffe in belasteten Umweltproben

Die stetig steigende Produktion und Freisetzung von Chemikalien in unsere Umwelt führt immer häufiger zu unerwünschten Effekten, die Gesundheitsbeeinträchtigungen oder fatale Auswirkungen für ganze Ökosysteme haben können. Das Hauptproblem liegt hier bei der Identifikation des unbekannten Effekttreibers, die mit den herkömmlichen Methoden der chemischen Analytik aufgrund der Komplexität von Umweltproben nicht möglich oder mit einem sehr hohen Zeitaufwand verbunden ist. Das Ziel des Projektes liegt daher in der Kombination neuer Methoden der chemischen Analytik, Fraktionierung und Durchführung von Biotests, um die Probenkomplexität schrittweise zu verringern und schließlich über fortgeschrittene Datenanalysetechniken erstmalig die Identifikation von unbekannten Substanzen in Boden- und Gewässerproben zu ermöglichen. Für Gewässerproben soll mit dem ParvuS-Sammler zudem ein partikelbasierter Filter zur Vor-Ort-Filtration und Fraktionierung entwickelt werden, um Schadstoffe bereits vor Ort selektiv zu binden und anzureichern. Dieses Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

InnoCrossP-OES: CrossCluster Innovation für die Ernährungswirtschaft durch ICP-OES Analytik

In der Lebensmittelanalytik spielt die Optische Emissionsspektrometrie mit Induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-OES) zur Bestimmung der elementaren Zusammensetzung von Lebensmitteln eine große Rolle. Es können bis zu 70 Elemente parallel quantifiziert werden, u. a. schädliche Schwermetalle wie Blei, Quecksilber (Hg) und Arsen (As) und wichtige Mineralstoffe wie Kalium, Calcium und Magnesium. Das ICP-OES Gerät soll in der Lehre im Bereich der Bioanalytik sowie für Forschungsprojekte in Bereichen der Lebensmittel- sowie Umweltanalytik in der Abteilung Molekulare Biotechnologie und Funktionelle Genomik eingesetzt werden. Das Projekt wird finanziell unterstützt durch die Europäische Union und den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE). Als Grundlage dient die Richtlinie des Ministeriums für Wissenschaft, Forschung und Kultur (MWFK) des Landes Brandenburg zur Förderung der Infrastruktur für Forschung, Entwicklung und Innovation aus dem EFRE (InfraFEI).

med-IoT-KI: KI-unterstützte IoT Umgebung für medizinische Untersuchungen

Die Zukunft des Gesundheitswesens konzentriert sich auf die Bereitstellung von prädiktiven und personalisierten Modellen, die die individuelle Krankheit oder das Wohlbefinden widerspiegeln (Präventivmedizin). Die Entwicklung biomedizinischer Patienten-Surveillance-Systeme ist daher eine vielversprechende Lösung zur Förderung der Präventivmedizin in Verbindung mit Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) als leistungsstarkem Werkzeug. Das primäre Ziel des aktuellen Projekts ist der Aufbau eines IoT-basierten Gesundheitsüberwachungssystems zur Prävention und Diagnose möglicher gesundheitlicher Beeinträchtigungen. Das System besteht aus einer KI-Infrastruktur zur Bereitstellung von Berechnungen mit Methoden der künstlichen Intelligenz und des maschinellen Lernens sowie aus tragbaren Sensoren zur Aufzeichnung und Übertragung biomedizinischer Signale. Tragbare medizinische Sensoren spielen eine entscheidende Rolle bei Systemen zur Überwachung physiologischer Parameter und täglicher Aktivitäten von Patienten, da sie gesundheitsbezogene Informationen sammeln, die zur Ausarbeitung von Diagnosen in Echtzeit verwendet werden können. Sensoren messen Signale, mit denen Elektrokardiogramme (EKGs), Elektromyogramme (EMGs), Photoplethysmogramme (PPGs) erstellt werden können. Sie überwachen die Bioimpedanz, die Herzfrequenz (HR), die Sauerstoffsättigung (SpO2) und bestimmen in Echtzeit die Lungenrespiration (Atmungfrequenz und Atemvolumen). Das Projekt wird finanziell unterstützt durch die Europäische Union und den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE). Als Grundlage dient die Richtlinie des Ministeriums für Wissenschaft, Forschung und Kultur (MWFK) des Landes Brandenburg zur Förderung der Infrastruktur für Forschung, Entwicklung und Innovation aus dem EFRE (InfraFEI).

SciNote classroom: ELN zur Digitalisierung von Laborpraktikas

Elektronische Laborbücher (engl. electronic laboratory notebooks, ELNs) sind ein wichtiger Bestandteil zur Digitalisierung der Laborarbeit und weisen vielzählige Vorteile gegenüber der traditionellen papierbasierten Laborbuchführung auf. In Kooperation mit der Firma SciNote (https://www.scinote.net/) wird den Studierenden des Studiengangs Biosystemtechnik / Bioinformatik die Möglichkeit gegeben, ihre Laborexperimente mithilfe von SciNote zu organisieren. Mit der webbasierten Anwendung können die Studierenden ihre Experimente Zuhause planen, im Labor papierlos (z.B. mithilfe eines Tablets) arbeiten und schließlich kollaborativ auswerten. Weiterhin lernen die Studierenden die Integration der PipettePilot Software von Gilson kennen, die Pipettierprotokolle an Bluetooth-gekoppelte Pipetten überträgt und nach Beendigung eine Zusammenfassung der Pipettierschritte an SciNote sendet. Diese Vernetzung des Labors ist damit auch ein erster Einblick in das Internet der Dinge (engl. internet of things, IoT) und das Zukunftsprojekt Industrie 4.0.

agru Physics: physikalische Methoden für Nachhaltigkeit in Landwirtschaft und Umwelt

Das Netzwerk versteht sich als eine offene FuE-Plattform für innovative Unternehmen auf den Gebieten der Umwelt, Landwirtschaft und verarbeitenden Industrie landwirtschaftlicher Rohstoffe.