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Optimierung des Transportverhaltens von Zell-Bead-Komplexen in einem mikrofluidischen Zellseparationschip durch numerische Simulation

Um das Separationsverhalten von Magnetbeads (Ø: 1-3,5 µm) mit den entsprechenden Zielzellen (Ø: 10-20 µm) zu optimieren spielt das fluidische Design des Zellseparationschips eine entscheidende Rolle. Die Güte der Separation wird durch zwei Bereiche entscheidend beeinflusst. Im hydrodynamisch dominierten Bereich werden die Magnetbead-Zell-Komplexe im Chipkanal durch die entsprechende fluidische Bewegung vom Magnetfeld abgelenkt, während in der magnetischen Domäne die Teilchen gefangen werden. Die Größen stellen einen großen Anteil am Transportprozess im Chip dar. 

Zielstellung:

Aufbauend auf den im Rahmen eines wissenschaftlichen Verbundprojekts erzielten Ergebnissen sollen mit Hilfe von numerischen Simulationen anhand verschiedener Chipdesigns die optimale Fluidik für den Bead-Zell-Komplex ermittelt werden. Mit Hilfe eines entsprechenden Modells soll untersucht werden, welche Parameter angepasst werden müssen, um die Separationseffizienz zu erhöhen. Diese Untersuchungen sollen zeitgleich mit experimentiellen Tests durchgeführt werden.


Arbeitsschwerpunkte:

  • Einführung in die bereits durchgeführten Arbeiten des Separationssystems
  • Simulation des Transportprozesses von Beads ohne Zellen mit den entsprechend vorgegebenen Parametern/Kräften
  • Simulation des Transportprozesses von Beads mit Zellen mit den entsprechend vorgegebenen Parametern/Kräften
  • Varation der Randbedingungen zur Ermittlung der Abhängigkeit von Beadmenge an der Zelle zur Bewegung des Zell-Bead-Komplexes im Chipkanal bei entsprechender Magnetfeldstärke.


Anforderungsprofil:

Studium der Mathematik und oder Physik.  Programmiersprachen  "Comsol" und "Matlab" werden vorausgesetzt.

detaillierte Informationen: pdf-Datei
Betreuer: Dr. Jörg Schemberg

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