Die Master Thesis ist der wissenschaftliche Kern Ihres Studiums: Ihre Fachkurse wählen Sie bereits im Hinblick auf das Thema Ihrer Thesis, welches Sie vor Studienbeginn bestimmen. Basierend auf den theoretischen Grundlagen des Studiums beantworten Sie eine konkrete Fragestellung in Ihrem Forschungsgebiet. Sie erarbeiten Lösungen mit Relevanz für Forschung, Wirtschaft und Gesellschaft, meist in Zusammenarbeit mit nationalen oder internationalen Partnern. Entsprechend arbeiten Sie in einer Forschungsgruppe am Institut für Biotechnologie in Wädenswil oder extern bei einem Industrie- oder Forschungspartner. Mit der Thesis demonstrieren Sie nicht nur Ihr Wissen und Ihre Kompetenz, sondern auch die Fähigkeit, sich erfolgreich in einer Forschungsgruppe zu integrieren und Ihre spezifischen Kenntnisse in Ihrem Wissenschaftsgebiet zu erweitern.

Für die Master Thesis konzentrieren Sie sich auf einen bestimmten Bereich der pharmazeutischen Biotechnologie im Rahmen einer Forschungsgruppe. Dabei planen und arbeiten Sie weitgehend selbständig in Absprache mit Ihrer Betreuungsperson und allfälligen externen Forschungs- oder Industriepartnern. So vertiefen Sie nicht nur Ihre wissenschaftlichen und technischen Kompetenzen, sondern eignen sich auch Kenntnisse in Projektmanagement an. Ein Forschungsprojekt langfristig und erfolgreich zu verfolgen, erfordert und schult Ihre Flexibilität, beispielsweise, wenn wissenschaftliche Hypothesen überdacht oder Versuchsanordnungen angepasst werden müssen. Für die Thesis ist ein Zeitraum von acht Monaten vorgesehen, den Sie individuell während Ihrer Gesamtstudienzeit einplanen können.

Das Thema Ihrer Master Thesis wählen Sie in einer der folgenden Forschungsgruppen:

Analysen- und Sensortechnik

• Entwicklung elektrochemischen und optischen Sensoren für kritische Parameter in der (Bio-)Prozesskontrolle (pH, pO2, Biomassenkonzentration, Ionenkonzentration, Substrate und Metaboliten).
• Anwendung von Sensoren in der online-Bioprozessüberwachung und –regelung, mit einem speziellen Fokus auf Single-Use Systeme.
• Entwicklung von Anwendungen von Methoden für die near-line und offline-Prozessanalytik von Metaboliten und Substraten in biotechnologischen Kultivierungen (HPLC, LC/MS).

Kontakt: Prof. Dr. Caspar Demuth

Bioprozesstechnologie

Kontakt: Dr. Lukas Neutsch

Bioverfahrenstechnik

• Transfer biopharmazeutischer Produktionsprozesse und Facility Design: Scale-down und Scale-up von Biotherapeutikaproduktionen mit Mikroorganismen, tierischen und humanen Zellen (Fokus Inokulumproduktion, Fermentation, Zellernte und -separation, fed batch und kontinuierlich, bis Pilotmassstab).
• Scale-up von Zelltherapeutikaproduktionen: Einsatz verfahrenstechnischer Grundlagen zur Expansion humaner mesenchymaler Stammzellen und induzierter pluripotenter Stammzellen in klinisch relevanten Mengen (USP, DSP, serumfrei, Microcarrier).
• Computational Fluid Dynamics und Particle Image Velocimetry: Nutzung zur Entwicklung und Weiterentwicklung von Bioreaktoren und deren peripheren Elementen sowie zur Bestimmung der verfahrenstechnischen Kenngrössen und optimalen Prozessparameter (wiederverwendbare und Single-Use Systeme für das USP).
• Clean Food: Entwicklung von Equipment für auf Zellkulturen basierende Herstellungsverfahren für  Lebensmittel und deren Inhaltsstoffe bis zum Grossmassstab
• Neuartige biologische Schädlingsbekämpfungsmittel: Entwicklung des USP von Produktionspro-
  zessen zur Herstellung von auf Mikroorganismen und Insektenzellen basierenden Biopestiziden (Flüssig- und Feststofffermentationen).

Kontakt: Prof. Dr. Dieter Eibl

Molekularbiologie

• Herstellung rekombinanter Proteine für diagnostische und therapeutische Zwecke. Klonierung und Expression in verschiedenen Systemen wie E. coli, Bacillus megaterium, Pichia pastoris, Sf9-, CHO- und HEK-Zellen.
• Herstellung von stabilen Reporterzelllinien: Promotor-spezifische Expression von GFP/Luciferase
• Screening von mikrobiellen Umweltisolaten auf antimikrobielle Aktivität und Identifikation der Wirkstoffe in Zusammenarbeit mit der Fachstelle von Rainer Riedl (Organic and Medicinal Chemistry, ICBT, ZHAW).
• Charakterisierung von Mikroorganismen mittels phänotypischer und molekularbiologischer Methoden: Metagenomics, Culturomics, Phenomics
• Entwicklung von Methoden im Bereich der Molekular- und Immunologie:  Identifikation antigener Proteine, Herstellung monoklonaler Antikörper, Standards für real-time PCR, Identifikation von Genen, die für sekundäre Metabolite kodieren
• Validierung von pharmazeutischen Prozessen im Bereich Mikrobiologie und Reinraumtechnik.

Kontakt: Prof. Dr. Martin Sievers

Pharmazeutische Technologie

Kontakt: Dr. Steffi Lehmann

Phytopharmazie

• Von der Arzneipflanze zum fertigen Produkt: Qualitätssicherung entlang der Wertschöpfungskette bei unseren Industriepartnern aus den Branchen Pharma, Food und Kosmetik.
• Standardisierte Extrakte gemäss Ph Eur: Forschung für eine rationale und evidenzbasierte Phytotherapie.
• Phytochemische Analytik: UHPLC-DAD-FLR-ELSD-RI-MS, GC-FID, HPTLC.
• Bioautographie: Chromatographie gekoppelte Bioassays zum Wirkstoff- und Toxikologiescreening von Naturstoffen.
• Fraktionierung und Isolierung von Naturstoffen.
• Galenik von Phyto-Produkten: Cremes, Tabletten, Pastillen, Mundspülung.
• Biotechnologie der Arzneipflanzen: in vitro Vermehrung von Wildpflanzen, Callusinduktion und Entwicklung von Suspensionskulturen in Kooperation mit Fachgruppe Zellkulturtechnik.

Kontakt: Dr. Evelyn Wolfram

Bioprozessinformatik

• Regelungstechnik: Der Einsatz modellprädiktiver Regelung für die Regelung der Temperatur und potentiell anderer wichtigen Systemvariablen wird theoretisch und an bestehenden Apparaturen aus Industrie und Forschung untersucht. Für das Implementieren der Algorithmen werden entweder Kenntnisse in MATLAB oder Python oder die Bereitschaft sich diese schnell anzueignen vorausgesetzt.

Kontakt: Dr. Judith Krautwald

Umweltbiotechnologie

• Kultivierung von anaeroben Mikroorganismen
  Anaerobe, nicht-pathogene Organismen stellen teilweise hohe Anforderungen an die Kultivierung, sei es im Kleinmassstab oder in Laborbioreaktoren. Wir arbeiten sowohl mit anaeroben Bakterien als auch mit Archaeen in Rein- und in Mischkultur und charakterisieren ihre Kinetik, ihren Stoffwechsel und ihr Potenzial erneuerbare Materialien oder Energie zu produzieren.
• Bioverfahrenstechnik biologischer Methanisierungen
  Die mikrobiologische Umwandlung von CO2 und H2 zu CH4 stellt eine elegante Methode dar, erneuerbares Methan zu produzieren. Die bioverfahrenstechnische Umsetzung ist herausfordernd. Gegenwärtig interessiert uns die optimale Gestaltung von Bioreaktoren mit gasförmigen Edukten und Produkten, die Prozesssimulation sowie die Erarbeitung leistungsfähiger Konzepte zur Prozesssteuerung.
• Food Waste – Reduktion und Wertschöpfung
  Entlang der gesamten Wertschöpfungskette von Lebensmitteln fallen Reststoffe an, teils vermeidbar, teils nicht. Hier gilt es, Mengen zu erheben, Potenziale abzuklären, Reduktionsmöglichkeiten zu eruieren, die Belastung v.a. mit Kunststoffen zu charakterisieren und Verwertungsmöglichkeiten zu entwickeln. Wir befassen uns z.B. mit Ideen zur Kunststoffanalytik in Recyclingdüngern oder zum Einsatz von Insekten zur Verwertung von Food Waste.
• Landwirtschaftliches Biogas
  In der Schweiz stellen landwirtschaftliche Reststoffe und Hofdünger das klar grösste Potenzial für eine Steigerung der Biogasproduktion dar. Die Herausforderung besteht nun darin, Konzepte und Technologien zu entwickeln oder anzupassen, dieses Potenzial abzugreifen. Dabei sind sowohl neue Marktmodelle als auch neue Biogasanlagenkonfigurationen gefragt.
• Mikrobiologische Hydrolyse
  Oft ist die Biogasproduktion in herkömmlichen Anlagen limitiert, weil der erste Schritt des biologischen Abbaus, die enzymatische Hydrolyse polymerer Naturstoffe nicht ausreichend schnell abläuft. Wir beschäftigen uns mit dem gezielten Einsatz von hydrolysierenden aeroben oder anaeroben Mikroorganismen für den Substrataufschluss um einen schnelleren und weitergehenden Abbau organischer Moleküle in Biogasanlagen zu erreichen.
• Abwasser – Inhaltsstoffe, Ökotoxikologie und mikrobiologische Behandlung
  Die Behandlung organisch belasteter Abwässer aus Haushalt und Industrie ist eines unserer Dauerthemen. Hier kann es darum gehen, miniaturisierte Abbau- und Hemmtests im Mikroplattenreader zu entwickeln, neue Konzepte zur Kreislaufschliessung und Nutzung von Nährstoffen und von Energie aus Abwasser zu entwickeln oder ökotoxikologische Tests zur Quantifizierung von Umweltauswirkungen anzuwenden.

Kontakt: Prof. Dr. Urs Baier

Zellbiologie

Die Forschung der Fachgruppe Zellphysiologie und Zell-Engineering umfasst ein breites Spektrum der Zellbiologie mit den Schwerpunkten Stammzellforschung, zellbasierte Testsysteme/Reportersysteme, genetischen Engineering von Zellen und Immunologie (Herstellung neuer Antikörper).

• Humane induzierte pluripotente Stammzellen
  Wir haben die Technologie zur Herstellung von menschlichen iPSCs in unserem Labor etabliert, um das Potential der iPSCs für die biotechnologische Industrie auszuschöpfen. Wir können somit unseren industriellen Partnern behilflich sein Anwendungen der Stammzell-Biologie zu entwickeln in den Bereichen wie: Testsysteme basierend auf Stammzellen, kontinuierlicher Nachschub von spezialisierten Zellarten durch gezielte Differenzierung von iPSCs und Identifikation und Herstellung von aktiven Substanzen von iPSCs.
• Entwicklung zellbasierter Testsysteme
  In Zusammenarbeit mit Projektpartnern werden eine Vielzahl eigens entwickelter zellbasierter Testsysteme und Standardmethoden eingesetzt oder bei Bedarf neu entwickelt. Einige Beispiele dieser Testsysteme sind: Caco-2 Permeabilitätstest, Osteoklastendifferenzierung, Zytotox Assays, etc.
• Primärzellkulturen und Herstellung von Zelllinien
  Wir identifizieren, isolieren und/oder immortalisieren primäre Zellen. Diese immortalisierten primäre Zellen oder auch schon etablierte Zelllinien können zusätzlich genetisch verändert werden (CRISPR/Cas), um ihre Eigenschaften zu modifizieren und zu verbessern oder für neue Anwendungen anzupassen. Mit Hilfe dieser Technologie können wir neue Zell-basierende Assays etablieren, rekombinante Protein Expression in Säugerzellen steuern oder neue Zellen entwickeln mit neuen Eigenschaften.
• Herstellung neuer Antikörper gegen komplexe Proteine
  Viele klinisch relevante Proteine wie z.B. G-Protein gekoppelte Rezeptoren oder Ionenkanäle haben eine komplexe Struktur mit mehreren Transmembrandomänen. Deshalb kommt eine Reinigung dieser Proteine als Ausgangsprodukt zur Herstellung von spezifischen Antikörpern nicht in Frage. Peptide zur Herstellung von AKs repräsentieren nur eine kleine Fraktion des gesamten Proteins und sind nicht in der nativen Konformation des Proteins, was oft zu Antikörper mit geringerer Affinität führt. Unsere Methode basiert darauf, dass das gesamte menschliche Protein in seiner nativen Konformation als Antigen für die Herstellung hoch-affiner Antikörper verwendet wird.

Kontakt: Prof. Dr. Jack Rohrer

Zellkulturtechnik

• Zelltherapeutika und Wirkstoffe für die Kosmetikindustrie: Kultivierung humaner mesenchymaler und induzierter pluripotenter Stammzellen in Bioreaktoren (serumfrei, Microcarrier, Single-use Bioreaktoren bis 50 L).
• Diagnostische und therapeutische monoklonale Antikörper: Screeninguntersuchungen und Prozessoptimierungen  mit CHO-Suspensionszellen (Fokus USP, fed batch und kontinuierliche Verfahren, chemisch definierte Kulturmedien, Single-Use und wiederverwendbare Bioreaktoren bis 200 L).
• Viren und Proteinkomplexe: Entwicklung von Insektenzell-/Baculovirus-Expressions-Vektor-System-basierten Prozessen (Fokus USP, fed batch, serumfrei, Single-Use und wiederverwendbare Bioreaktoren bis 200 L).
• Nachhaltige Pflanzenzellkultur-basierte Zusatz- und Wirkstoffe für den Kosmetikbereich: Von der Zelllinienetablierung, über das Zelllinienscreening bis hin zur Medien- und Prozessentwicklung (Fokus: USP, fed batch, Elicitierung mit Licht oder/und chemischen Signalsubstanzen, Single-Use und wiederverwendbare Bioreaktoren bis 100 L).
• Clean Food : Entwicklung von auf Zellkulturen basierenden Herstellungsverfahren für  Lebensmittelinhaltsstoffe und Lebensmittel selbst (Fokus auf USP und Prozessentwicklung).

Kontakt: Prof. Dr. Regine Eibl-Schindler