Projekt zwischen Wissenschaft und Industrie
Mikroskopische Daten pharmazeutischer Stoffe mit KI auswerten
"AutoMorph", ein neues gemeinsames Projekt von Partnern aus Industrie und Wissenschaft, ist im Sommer 2024 gestartet. Zum offiziellen Kick-off am 13. August 2024 besuchte Paul Höller, Staatssekretär im NRW-Wirtschaftsministerium, die Bochumer Institute und verschaffte sich einen persönlichen Eindruck von der Forschungsarbeit. Ziel von "AutoMorph" ist das automatisierte Bestimmen von Form und Oberfläche halbfester und pulverförmiger Stoffe in der chemischen, insbesondere pharmazeutischen Industrie.
"AutoMorph" steht für "Automatisierte morphologische Charakterisierung pharmazeutischer Hilfs- und Wirkstoffe mittels KI-gestützter Bilddaten-Analytik". Das Projekt wird für drei Jahre mit insgesamt 1,5 Millionen Euro vom Land Nordrhein-Westfalen und der Europäischen Union im Wettbewerb "NEXT.IN.NRW" gefördert. Der Lehrstuhl Werkstoffwissenschaft der Ruhr-Universität Bochum und das Bochumer Institut für Technologie (BO-I-T) sind Kooperationspartner im "AutoMorph"-Konsortium.
Künstliche Intelligenz in der Mikroskopie
Das Besondere am Projekt "AutoMorph" ist der Einsatz künstlicher Intelligenz (KI). Es werden Machine-Learning-Prozesse auf den Bereich der Mikroskopie übertragen, so dass lichtmikroskopische Daten automatisch ausgewertet werden können. Die Ergebnisse können es möglich machen, Grundstoffe präziser zu bestimmen und zu bearbeiten sowie ihr Verhalten besser zu prognostizieren. Benötigt werden solche Verfahren beispielsweise für pharmazeutische Substanzen, die unter anderem zur Krebsbekämpfung eingesetzt werden sollen.
Projektauftakt in Werkstoffforschungslaboren
Anlässlich des Projektauftakts hat sich Staatssekretär Höller vom Ministerium für Wirtschaft, Industrie, Klimaschutz und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen vor Ort selbst ein Bild gemacht. In den Laboren des Zentrums für Grenzflächendominierte Höchstleistungswerkstoffe (ZGH) der Ruhr-Universität hat er im Austausch mit Wissenschaft und Industrie einen Einblick in die mikroskopischen Verfahren bekommen, die im Projekt eingesetzt werden.
Aus der Forschung in die Anwendung
Wirkstoffe in medizinischen Emulsionen liegen oft als Teilchen mit komplexen Morphologien vor. "Während die biochemische Wirkung dieser Substanzen gut untersucht ist, gibt es nur wenig Information darüber, in welchen Verteilungen von Formen und Größen diese Teilchen vorliegen. Hier setzt unser Projekt ‚AutoMorph‘ an", erläutert Prof. Dr. Gunther Eggeler, Inhaber des Lehrstuhls Werkstoffwissenschaft der Ruhr-Universität Bochum. "Wir nutzen KI-gestützte Methoden aus der Materialwissenschaft, wo ganz ähnliche Fragestellungen bearbeitet werden, beispielsweise an Ausscheidungsteilchen in Ingenieurwerkstoffen. Unser Ziel ist der Wissenstransfer aus den Materialwissenschaften, die an der Ruhr-Universität einen Forschungsschwerpunkt darstellen, in die pharmazeutische Anwendung." Entsprechende Methoden wurden von Prof. Dr. Pascal Thome in einer Forschungsgruppe an der Ruhr-Universität entwickelt. Sie werden nun auf die pharmazeutischen Fragestellungen angepasst.
Mit Durchlicht zum Durchblick
Auch die mikroskopische Analyse muss für die halbfesten Präparate geändert werden, indem die Forschenden statt klassischer Auflichtmikroskopie Durchlichtverfahren einsetzen. An der Ruhr-Universität werden die mikroskopischen Untersuchungen durchgeführt. Im "Industrial Analytics Lab" soll die Software für die KI-gestützte Bewertung der pharmazeutischen Substanzen und die notwendige Datenbankinfrastruktur entwickelt werden, um diese auch als kommerzielle Software-Lösung in der Industrie einsetzen zu können. Pascal Thome hat derzeit eine Forschungsprofessur in Arizona (USA) inne und verantwortet die wissenschaftliche Leitung des Projekts "AutoMorph" für IAL von dort aus. Möglich wird dies durch die ausgeprägte Remote-Work-Kultur beim IAL, die es den Softwareentwicklern erlaubt, ihre Ideen von überall und zu jederzeit zu verwirklichen. "Nur so bekommen wir die besten Talente als IAL", konstatiert Managing-Partner Dr. Peter-Christian Zinn. "Daher freuen wir uns besonders über die Förderung durch das Land NRW, denn diese erlaubt es uns, noch unabhängiger von wirtschaftlichem Projektdruck und damit zukunftsgerichteter zu arbeiten."
Quelle: Ruhr-Universität Bochum
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