Microbiële processen spelen een belangrijke rol in ons dagelijks leven. Voorbeelden hiervan zijn toepassingen in de industrie, zoals bijvoorbeeld fermentaties in de voedingsindustrie en de ontwikkeling van geneesmiddelen in de farmaceutische industrie, maar ook ziektes die veroorzaakt worden door pathogene micro-organismen. Dit doctoraatsonderzoek focust op de ontwikkeling van wiskundige modellen voor het beschrijven van microbiële processen. Een wiskundig model is een abstracte beschrijving van een reëel systeem, in dit geval een microbieel proces, met behulp van wiskundige taal. Het is een vereenvoudigde voorstelling van de realiteit. Wiskundige modellen kunnen leiden tot een beter begrip van deze processen, en een beter begrip leidt dan weer tot vooruitgang. Wiskundige modellen zijn ook een belangrijk hulpmiddel in wetenschappelijk onderzoek en in de industrie, bijvoorbeeld voor experimentontwerp en procesontwerp, -optimalisering en -regeling.

In dit doctoraatsonderzoek is gewerkt rond verschillende aspecten van de modelleercyclus aan de hand van twee gevalstudies.
De eerste gevalstudie is gericht op de ontwikkeling van een model voor groei en cel-celcommunicatie van de voedselpathogeen Salmonella Typhimurium. Op basis van informatieve bioreactorexperimenten en concepten van systeembiologie is een eenvoudig gestructureerd model ontwikkeld dat de belangrijkste biochemische reacties omvat en zo de macroscopische waarnemingen kan verklaren.
De tweede gevalstudie focust op optimaal experimentontwerp voor parameterschatting. Dit wil zeggen dat experimenten zo ontworpen worden dat uit een minimaal aantal experimenten een maximum aan informatie, in dit geval met betrekking tot parameterschatting, kan gehaald worden. De werkwijze wordt geïllustreerd voor het schatten van groeiparameters voor de stikstoffixerende bacterie Azospirillum brasilense.

De voorgestelde resultaten zijn gebaseerd op concepten uit de systeembiologie en op informatieve experimenten met aandacht voor praktische haalbaarheid. Algemeen kan besloten worden dat de voorgestelde resultaten bijdragen tot de ontwikkeling van nauwkeurige modellen voor microbiële processen.

Auteur: Astrid Cappuyns
Herkomst: Doctoraatsarchief KULeuven, BioTEC
Referentie: Referentie