Etablierung eines Mito-Stress-Tests an Zebrafisch-Embryonen mit mikrostrukturierten Sensorfolien

Research topic/area

Experimentelle Physiologie & Stoffwechsel (Mitochondrien) im Zebrafisch-Modell, 3D-Mikrostrukturen und optische Sauerstoffsensorik

Type of thesis

Master

Start time

01.10.2026

Application deadline

30.09.2026

Duration of the thesis

6 Monate

Description

Kurzbeschreibung
In dieser Masterarbeit soll ein neuer, auf mikrothermogeformten Sensorfolien basierender Mito‑Stress‑Test an Zebrafisch‑Embryonen etabliert werden. Die Arbeit ist methodisch ausgerichtet und verknüpft modernste 3D‑Mikrostrukturen mit optischer Sauerstoffmessung und Bildauswertung.

Hintergrund
Zebrafisch‑Embryonen sind ein etabliertes Modellsystem in der biomedizinischen Forschung, mit vielen Anwendungen z.B. in Studien zur Embryonalentwicklung, Genetik und Toxikologie. In jüngerer Zeit richtet sich ein Fokus verstärkt auf Stoffwechselprozesse, darunter auch die mitochondriale Funktion. Im Bereich der 2D-Zellkultur mit humanen oder anderen Säugerzellen hat sich ein sogenannter Mito-Stress-Test mit den sogenannten Seahorse-Systemen für die mitochondriale Charakterisierung etabliert. Diese Systeme lassen sich jedoch nur eingeschränkt für in vivo Studien mit Zebrafisch-Embryonen verwenden.
Ein neuer Ansatz am KIT verwendet mikrostrukturierte Sensorfolien, deren Kavitäten an die Morphologie der Zebrafisch-Embryonen angepasst ist und so definierte Positionen/Lagen sowie eine Messung der Sauerstoffkonzentration ermöglichen.

Ziele der Arbeit

1. Test verschiedener Mikrokavitäten-Geometrien

• Positionierung von Zebrafisch‑Embryonen in morphologisch angepassten Kavitäten
• Bewertung von Handling, Lage-Stabilität und Bildqualität

2. Aufbau des Mess-Setups mit Sensorfolien und MicrosCube

• Etablierung der optischen Sauerstoffmessung direkt an den Embryonen
• Ermittlung robuster Messprotokolle (Belichtungszeiten, Intervalle, Messdauer)
• Evtl. Vergleich des Messsystems mit konfokaler Mikroskopie

3. Etablierung eines vollwertigen Mito-Stress-Tests

• Sequenzielle Zugabe von Modulatoren spezifischer Aspekte der Mitochondrien-Funktion, wie Oligomycin, FCCP oder Rotenon/Antimycin A
• Aufnahme von Zeitreihen der Sauerstoffkonzentrationen an Embryonen unter diesen Behandlungen

4. Auswertestrategie & Proof-of-Concept

• Aufbau einer Auswertepipeline für die Bestimmung der Sauerstoffkonzentrationen (ggf. auf Basis vorhandener Tools, geringfügige Erweiterung in z. B. Python)
• Quantifizierung von Parametern wie basaler Respiration, ATP‑gekoppelte Respiration, maximale Atmung, nicht-mitochondriale Respiration
• Proof-of-Concept: Reproduzierbare Mito‑Stress‑Kurven an Zebrafisch‑Embryonen mit dem neuen System

Beginn der Arbeit nach Absprache.

Weitere Ansprechpartner

• Biologische Arbeiten: Dr. Thomas Dickmeis (IBCS-BIP, KIT): thomas.dickmeis@kit.edu
• Methodische/technische Unterstützung: Dr. Christoph Grün (AG Prof. Gottwald, IFG, KIT): christoph.gruen@kit.edu

Requirement

Requirements for students

• Studium in Biologie, Chemischer Biologie, Bioingenieurwesen, o.Ä.
• Interesse an experimenteller Arbeit mit Modellorganismen (z. B. Zebrafisch-Embryonen) und anwendungsorientierter Forschung im Bereich Stoffwechsel/Physiologie
• Freude an methodischer Entwicklung (Versuchsdesign, Optimierung von Protokollen)
• Bereitschaft, sich in Imaging und Datenanalyse einzuarbeiten
• Vorkenntnisse in bspw. Python sind willkommen, aber nicht zwingend

Faculty departments

• Engineering sciences
  Biological engineering
  Chemical & process engineering
  Biomedical Engineering
• Natural sciences and Technology
  Biology
  Chemistry
  Chemical biology
  Other fields of study
• Other e.g. teaching degrees
  Biology

Supervision

Title, first name, last name

Dr. Christoph Grün

Organizational unit

Institut für Funktionelle Grenzflächen

Email address

christoph.gruen@kit.edu

Link to personal homepage/personal page

Website

Application via email

Application documents

• Cover letter
• Curriculum vitae
• Grade transcript

E-Mail Address for application
Senden Sie die oben genannten Bewerbungsunterlagen bitte per Mail an christoph.gruen@kit.edu


Back