PhD Researcher - Micro-Multiphysics

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. Die aktuellen Standards in der Versorgung bieten wichtige Werkzeuge zur Bewertung der Knochengesundheit und des Frakturrisikos, erfassen jedoch 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 sich in der Fähigkeit zur Knochenbildung, der Aktivität von Osteoklasten, dem Entzündungsstatus, den Mineralisierungsdynamiken und der Fähigkeit zur Mechanoadaption unterscheiden. 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, mikro-multiphysikalische agentenbasierte Modelle (micro-MPA) zu entwickeln, die patientenabgeleitete Organoid-Ausgaben mit klinischen und bildgebenden Daten verknüpfen. Der Doktorand wird computergestützte Arbeitsabläufe zur Simulation von Knochenremodellierungsprozessen, mechanisch-zytokinischen Mikroumgebungen, zellulären Dynamiken und patientenspezifischen Frakturrisiko-Trajektorien entwickeln. Biologische Ausgaben aus patientenabgeleiteten 3D-Knochenorganoiden, einschließlich Mineralisierungsdynamiken, Osteoklastenaktivität, Immun-Knochen-Interaktionen, entzündlichen Profilen und mechanischen 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.

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

Bewerber sollten einen MSc in biomedizinischer Technik, computergestützter Biologie, Informatik, angewandter Mathematik, Physik, Maschinenbau oder einem verwandten Fachgebiet besitzen. Nach erfolgreichem Abschluss des Studiums wird der PhD-Abschluss von der ETH Zürich verliehen. Kandidaten sollten Erfahrung in der computergestützten Modellierung, numerischen Simulation oder datengestützten Modellierung haben. Starke Programmierkenntnisse in Python oder einer verwandten wissenschaftlichen Programmiersprache sind erforderlich. Erfahrung mit agentenbasierter Modellierung, multiphysikalischer Modellierung, mechanobiologischer Modellierung oder Simulationen zur Gewebeumgestaltung wäre von Vorteil. Erfahrung in der medizinischen Bildgebung, Computertomographie, Bildanalyse oder morphometrischer Analyse ist wünschenswert. 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.

Kandidaten sollten über ausgezeichnete 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 einem interkulturellen und interdisziplinären Forschungsumfeld wäre von Vorteil.

• Akkreditiert mit 5 Tripartite Standards durch die Tripartite Alliance for Fair & Progressive Employment Practices (TAFEP) Singapur.
• Ein vielfältiger Arbeitsplatz mit 32 Nationalitäten.
• Positives und inklusives Arbeitsumfeld.
• 25 Tage Jahresurlaub für befristete Verträge.
• 1 Tag Geburtstagsurlaub.
• Unterstützender Arbeitgeber, der körperliches und psychisches Wohlbefinden fördert.
• Umfassende Krankenversicherungsdeckung.
• Flexible hybride Arbeitsregelung (bis zu 2 Tage pro Woche von zu Hause).

Die ETH Zürich fördert 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.