PhD Researcher - Micro-Multiphysics

Das Singapore-ETH Centre wurde 2010 von der ETH Zürich - der Eidgenössischen Technischen Hochschule und der National Research Foundation (NRF) Singapur gegründet, als Teil des NRF’s CREATE-Campus. Als einziges Forschungszentrum der ETH Zürich außerhalb der Schweiz hat das Zentrum die Forschungskapazitäten der ETH Zürich gestärkt, um nachhaltige Lösungen für globale Herausforderungen in der Schweiz, Singapur und den umliegenden Regionen zu entwickeln. Das Zentrum dient als intellektuelles Zentrum für Forschung und bringt Hauptforscher und Wissenschaftler aus verschiedenen Disziplinen und Hintergründen zusammen.

Um den Austausch von Ideen und Fachwissen zu fördern, arbeiten unsere Forscher aktiv mit Universitäten und Forschungsinstituten zusammen und engagieren sich mit der Industrie und Regierungsbehörden, um Wissen in praktische Lösungen für reale Probleme zu übersetzen.

Projekt Hintergrund

Micro-Multiphysics Agent-Based Modelling für die Simulation der patientenspezifischen Knochenremodellierung. Fragilitätsfrakturen gehören zu den schwerwiegendsten Folgen einer beeinträchtigten Knochengesundheit bei älteren Erwachsenen und führen oft zu eingeschränkter Mobilität, Verlust der Unabhängigkeit und langfristiger Behinderung. Obwohl die aktuellen Standards der Versorgung wichtige Werkzeuge zur Bewertung der Knochengesundheit und des Frakturrisikos bieten, erfassen sie nicht vollständig, wie individuelle Unterschiede in der Knochenremodellierung, Entzündung, mechanischer Belastung und biologischer Gewebereaktion den Frakturfortschritt im Laufe der Zeit beeinflussen. Osteoporose und verwandte altersassoziierte Knochenerkrankungen sind hochgradig heterogen, wobei Patienten in ihrer Knochenbildungsfähigkeit, Osteoklastaktivität, Entzündungsstatus, Mineralisierungsdynamik und Fähigkeit zur Mechanoadaption variieren. Computermodelle, die diese biologischen und klinischen Unterschiede integrieren, könnten personalisierte Strategien zur Frakturprävention und muskuloskelettalen Versorgung unterstützen.

Aufbauend auf der dynamischen Knochenorganoid-Kulturplattform, die im Labor für Knochenbiomechanik an der ETH Zürich entwickelt wurde, zielt dieses Projekt darauf ab, micro-multiphysics agent-based Modelle (micro-MPA) zu entwickeln, die patientenabgeleitete Organoid-Ausgaben mit klinischen und bildgebenden Daten verknüpfen. Der Doktorand wird computergestützte Workflows entwickeln, um Prozesse der Knochenremodellierung, mechanisch-cytokinische Mikroumgebungen, zelluläre Dynamiken und patientenspezifische Frakturrisiko-Trajektorien zu simulieren. Biologische Ausgaben aus patientenabgeleiteten 3D-Knochenorganoiden, einschließlich Mineralisierungsdynamik, Osteoklastaktivität, Immun-Knochen-Interaktionen, Entzündungsprofile und mechanische Reaktionen, werden in Modellparameter übersetzt und mit relevanten klinischen Datensätzen integriert. Der resultierende Modellrahmen wird die Vorhersage patientenspezifischer Knochenremodellierungstrajektorien und Frakturrisiken unter verschiedenen biologischen und mechanischen Bedingungen unterstützen und zu datengestützten und menschenrelevanten Ansätzen zur präzisen Frakturprävention beitragen.

Der PhD-Kandidat wird eng mit Ingenieuren, Klinikern, Biologen und computergestützten Forschern zusammenarbeiten, um einen micro-MPA-Modellrahmen zu erstellen, der die Vorhersage patientenspezifischer Knochenremodellierungstrajektorien und Frakturrisiken unterstützt. Einige Schlüsselaspekte der Arbeit sind:

• Entwicklung von micro-MPA-Modellierungs-Workflows für die patientenspezifische Knochenremodellierung und Frakturrisiko-Vorhersage.
• Integration biologischer Ausgaben aus patientenabgeleiteten 3D-Knochenorganoiden mit klinischen, bildgebenden und computergestützten Datensätzen.
• Simulation von Prozessen der Knochenremodellierung, mechanisch-cytokinischen Mikroumgebungen, zellulären Dynamiken und Frakturrisiko-Trajektorien.
• Entwicklung und Validierung prädiktiver Modellierungsrahmen zur Unterstützung der präzisen Frakturprävention und personalisierten muskuloskelettalen Versorgung.

Profil

Bewerber sollten einen MSc-Abschluss in biomedizinischer Technik, computergestützter Biologie, Informatik, angewandter Mathematik, Physik, Maschinenbau oder einem verwandten Fachgebiet haben. Nach erfolgreichem Abschluss des Studiums wird der PhD-Abschluss von der ETH Zürich verliehen. Die Kandidaten sollten Erfahrung in der computergestützten Modellierung, numerischen Simulation oder datengestützten Modellierungen haben. Starke Programmierkenntnisse in Python oder einer verwandten wissenschaftlichen Programmiersprache sind erforderlich. Erfahrung mit agentenbasierter Modellierung, multiphysikalischer Modellierung, mechanobiologischer Modellierung oder Simulationen der Gewebeumgestaltung wäre von Vorteil. Erfahrung in der medizinischen Bildgebung, Computertomographie, Bildanalyse oder morphometrischer Analyse. Erfahrung mit maschinellem Lernen, statistischer Modellierung, Parameterschätzung, Modellkalibrierung, Sensitivitätsanalyse oder Modellvalidierung würde als großer Vorteil angesehen. Vertrautheit mit Knochenbiologie, Osteoporose, skeletaler Mechanobiologie oder organoid-abgeleiteten biologischen Datensätzen wäre ein zusätzliches Asset. Die Kandidaten sollten über ausgezeichnete schriftliche und mündliche Englischkenntnisse verfügen und in der Lage sein, an komplexen Forschungsthemen mit zunehmender Unabhängigkeit zu arbeiten. Sie sollten motiviert sein, an der Schnittstelle von computergestützter Modellierung, Skelettbiologie und präziser muskuloskelettaler Medizin zu arbeiten. Vertrautheit mit einer interkulturellen und interdisziplinären Forschungsumgebung wäre von Vorteil.

Arbeitsplatz

Wir bieten: Akkreditiert mit 5 Tripartite Standards von der Tripartite Alliance for Fair & Progressive Employment Practices (TAFEP) Singapur. Ein vielfältiger Arbeitsplatz mit 32 Nationalitäten, der zahlreiche Möglichkeiten für gegenseitiges Lernen bietet. Positives und inklusives Arbeitsumfeld. 25 Tage Jahresurlaub für befristete Verträge. 1 Tag Geburtstag Urlaub. Engagiert, ein unterstützender Arbeitgeber zu sein, während Sie Ihre körperliche und geistige Gesundheit priorisieren. Umfassende Krankenversicherungsdeckung. Flexible hybride Arbeitsregelung (bis zu 2 Tage pro Woche von zu Hause). Im Einklang mit unseren Werten fördert die ETH Zürich eine inklusive Kultur. Wir setzen uns für Chancengleichheit ein, schätzen Vielfalt und pflegen ein Arbeits- und Lernumfeld, in dem die Rechte und die Würde aller Mitarbeiter und Studierenden respektiert werden. Besuchen Sie unsere Website für Chancengleichheit und Vielfalt, um herauszufinden, wie wir ein faires und offenes Umfeld gewährleisten, das es jedem ermöglicht, zu wachsen und zu gedeihen. Nachhaltigkeit ist ein Kernwert für uns – wir arbeiten konsequent auf eine klimaneutrale Zukunft hin.

Neugierig? So sind wir. Wir freuen uns auf Ihre Online-Bewerbung mit den folgenden Dokumenten:

• Ein Anschreiben mit einer spezifischen Erklärung Ihrer Motivation für das Projekt.
• Ihr Lebenslauf einschließlich Name und Kontaktdaten von 2 akademischen Referenzen.
• Eine Kopie Ihrer Universitätszeugnisse als PDFs.

Weitere Informationen über das Singapore-ETH Centre finden Sie auf unserer Website. Fragen zur Position richten Sie bitte an Prof. Dr. Ralph Müller (ETH Zürich), ram@ethz.ch. Bitte beachten Sie, dass wir ausschließlich Bewerbungen akzeptieren, die über unser Online-Bewerbungsportal eingereicht werden. Bewerbungen per E-Mail oder Post werden nicht berücksichtigt. Wir möchten darauf hinweisen, dass die Vorauswahl von den zuständigen Recruitern und nicht von künstlicher Intelligenz durchgeführt wird. Das Singapore-ETH Centre bietet eine multikulturelle und interdisziplinäre Umgebung für Forscher, die an verschiedenen Themen arbeiten, die sich auf nachhaltige und lebendige Städte, resiliente städtische Systeme und patientenzentrierte Gesundheitsversorgung konzentrieren. Das Zentrum beherbergt eine Gemeinschaft von über 100 Doktoranden, Postdoktoranden und Professoren, die in drei Hauptprogrammen tätig sind: Future Cities Laboratory, Future Resilient Systems und Future Health Technologies.