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Engineering meets Biology

PD Dr. Joachim Boldt, Prof. Ulrich Egert, Dr.-Ing. Thorsten Falk, Prof. Carsten Mehring, Prof. Gerald Radziwill, Prof. Michael Reth, Jun.-Prof. Winfried Römer, Prof. Wilfried Weber

Dieses gemeinsame Modul für Studierende der Biologie und der Ingenieurswissenschaften soll dazu anregen, die Methoden der jeweils anderen Disziplin kennen zu lernen und mit denjenigen der eigenen Disziplin zu kombinieren. Hierzu wird den Studierenden der Biologie vermittelt, welche Möglichkeiten die Ingenieurswissenschaften bieten um biologische Systeme mit gewünschten Eigenschaften zu konstruieren und zu analysieren. Die Studierenden der Ingenieurswissenschaften erlernen hierbei, wie sie ihre bisherigen Kenntnisse über technische Systeme ebenfalls zur Konstruktion und Analyse biologischer Systeme verwenden können.


Vorlesung: Konstruktion, Analyse und technische Anwendung biologischer Systeme mit Methoden der Ingenieurswissenschaften.

  • Konstruktion: Wie kann man aus einzelnen "biologischen Bausteinen" biologische Systeme mit gewünschten Eigenschaften konstruieren? Lichtgesteuerte Schalter zur Kontrolle der Funktion von biologischen Systemen.
  • Analyse: Optische und elektronische Sensoren zur Echtzeitanalyse von biologischen Systemen. Bildanalyse und Bildverarbeitung zur automatischen Prozessierung biologischer Daten.
  • Technische Anwendung (Gehirn-Maschine-Interface) sowie ethische und sicherheitsrelevante Implikationen der synthetischen Biologie.

Praktische Übung: In dieser Übung werden die Studierenden ein biologisches System konstruieren und analysieren:

  • Konstruktion: Entwurf eines (lichtgesteuerten) genetischen Schaltkreises und dessen Implementierung in tierischen Zellen.
  • Analyse und Anwendung: Mikroelektroden-Arrays und moderne mikroskopische Verfahren zum Auslesen der biologischen Systeme. Bildanalyse und Bildverarbeitung der mikroskopischen Daten. Interfaces zwischen biologischen und technischen Systemen


Vorlesung:
(2 SWS)
Montag, 10ct - 12
Start: 23.10.2018
Raum: 00.023/024, Signalhaus (Schänzlestr. 18)
  • Teil 1 (Weber, Radziwill): Design und Konstruktion biologischer Systeme: Synthetische Biologie
  • Teil 2 (Römer): Visualisierung biologischer Systeme am Beispiel künstlicher Membranen
  • Teil 3 (Falk): Analyse biologischer Systeme mittels automatischer Bildverarbeitung
  • Teil 4 (Mehring, Egert, Reth): Anwendungen biologischer Systeme in der Immunologie und Neurotechnologie
  • Teil 5 (Boldt): Ethische und sicherheitsrelevante Implikationen technischer biologischer Systeme

Übungen und Seminare:
(4 SWS)
Donnerstag, 14ct - 18,
  • Teil 1
    • 25.10.2018 Signalhaus, Schänzlestr. 18, Seminarraum 00.023
    • 01.11.2018 Signalhaus, Schänzlestr. 18, Kursraum 00.003
    • 08.11.2018 Signalhaus, Schänzlestr. 18, Kursraum 00.003
  • Teil 2
    • 15.11.2018 Signalhaus, Schänzlestr. 18, Kursraum 00.003
    • 22.11.2018 Signalhaus, Schänzlestr. 18, Kursraum 00.003
    • 29.11.2018 Signalhaus, Schänzlestr. 18, Kursraum 00.003
  • Teil 3
    • 06.12.2018 Technische Fakultät, Georges-Köhler-Allee Geb. 082-SR 00 028 (Pool)
    • 13.12.2018 Technische Fakultät, Georges-Köhler-Allee Geb. 082-SR 00 028 (Pool)
    • 20.12.2018 Technische Fakultät, Georges-Köhler-Allee Geb. 082-SR 00 028 (Pool)
  • Teil 4
    • 10.01.2019 Labor AG Egert, Technische Fakultät
    • 17.01.2019 Labor AG Egert, Technische Fakultät
  • Teil 5
    • 24.01.2019 Seminarraum Institut für Ethik und Geschichte der Medizin, Stefan-Meier-Strasse 26
    • 31.02.2019 Seminarraum Institut für Ethik und Geschichte der Medizin, Stefan-Meier-Strasse 26
Ansprechpartner zu Organisatorischen Fragen:
Apl. Prof. Gerald Radziwill (gerald.radziwill--at--bioss.uni-freiburg.de),
Prof. Wilfried Weber (wilfried.weber--at--biologie.uni-freiburg.de)

Kontaktperson: Teil 3 "Image Analysis": Anton Böhm.

ECTS Credits: 6

Empfohlenes Semester:

5 (Informatik), 3 (Biologie)
Vorausgesetzte Kurse/Vorkenntnisse: keine

Sonstiges: Sprache: Deutsch (Folien auf Englisch).
Eintrag im Vorlesungsverzeichnis (HISinOne): Ausführliches Programm auf der BIOSS homepage

Slides und Übungsunterlagen:

Folien zu den Vorlesungen und Übungsblätter werden 1-2 Tage im Voraus online geschaltet. Passwort und Login wird während der ersten Vorlesung bekanntgegeben.


Slides:

No Datum Folien Themen
1 03.12.2018 EngMeetsBio2018_ImageAnalysis1.pdf Einführung in die mikroskopische Bildanalyse, Intensitätsmessungen in Raum und Zeit, Segmentierung I
2 10.12.2018 EngMeetsBio2018_ImageAnalysis2.pdf Segmentierung II, Filterung, Registrierung

Übungsunterlagen: