PhD-Stelle in fortgeschrittenen 3D-organotypischen Knochenmodellen für die In-vitro-Osteosyntheseforschung 100%

Veröffentlicht:27 Oktober 2025
Pensum:100%
Arbeitsort:Zurich

Über den Job

PhD-Stelle in fortgeschrittenen 3D-organotypischen Knochenmodellen für die In-vitro-Osteosyntheseforschung

100 %, Zürich, befristet

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Das Labor für Knochenbiomechanik (LBB) am Institut für Biomechanik der ETH Zürich bietet eine PhD-Stelle im Bereich 3D-Knochengewebezüchtung an. Diese Stelle ist eingebettet in das SNF-Interdisziplinärprojekt "Erleichterung eines Paradigmenwechsels in der Osteosynthese: Steuerung des biologischen Abbaus von Magnesiumlegierungen und deren lokale Wirkung auf das umliegende Gewebe" (Nr. 10007007; Projektstart 01.10.2025: Kooperationspartner: J. Löffler, ETH Zürich; K. Klein, Universität Zürich; R. Müller, ETH Zürich, B. Schaller, Universitätsspital Bern), das sich auf die Entwicklung fortschrittlicher organotypischer in vitro Knochenmodelle zur Untersuchung abbaubarer Osteosynthesesysteme auf Magnesium (Mg)-Legierungsbasis konzentriert. Abbaubare Magnesiumimplantate bieten eine temporäre Fixierung während der Knochenheilung und resorbieren anschließend allmählich, wodurch die Notwendigkeit einer Implantatentfernung reduziert und die natürliche Knochenregeneration gefördert wird. Allerdings sind deren Abbaurate und biologische Effekte noch unzureichend verstanden, und bestehende in vitro Modelle können die dynamische in vivo Umgebung der Knochenheilung nicht genau reproduzieren, was zu erheblichen Diskrepanzen zwischen in vitro und in vivo (IVIVD) führt.

Projekt-Hintergrund

Osteosynthesesysteme sind darauf ausgelegt, gebrochene Knochen in ihrer korrekten anatomischen Ausrichtung zu stabilisieren, aber herkömmliche Implantate müssen oft nach Abschluss der Heilung entfernt werden, was zu Komplikationen führen kann. Mg-basierte biologisch abbaubare Systeme könnten diese Einschränkung überwinden, indem sie sich nach der Knochenreparatur natürlich resorbieren. Dennoch enthalten die meisten aktuellen Mg-Legierungen seltene Erden (REEs), um die mechanische Stabilität und Korrosionsbeständigkeit zu verbessern, was Bedenken hinsichtlich der Biokompatibilität aufwirft. Zudem können Mg-Abbauprodukte wie Ionen und Wasserstoffgas das lokale Mikroenvironment verändern – pH-Wert, Druck und zelluläre Aktivität beeinflussen – und die Knochenregeneration in vitro und in vivo unterschiedlich beeinflussen.

Das übergeordnete Ziel dieses Projekts ist es, diese Lücke zu schließen, indem ein fortschrittliches organotypisches 3D-Knochenkultursystem entwickelt wird, das die biophysikalischen und biochemischen Bedingungen der Knochenheilung besser nachbildet. Der Doktorand wird Modelle entwickeln und anwenden, die mechanische Stimulation und Kokulturen von menschlichen knochenbildenden Stammzellen und Monozyten integrieren, um sowohl entzündliche als auch regenerative Aspekte der Heilung abzubilden. Diese Modelle ermöglichen eine systematische Bewertung der Material-Zell-Interaktionen unter physiologisch relevanten Bedingungen, helfen, die IVIVD zu reduzieren und fördern die klinische Translation von REE-freien Mg-basierten Osteosynthesesystemen.

Projektteam und Aufbau: Im Rahmen dieses SNF-geförderten Projekts verfolgen wir einen multidisziplinären kollaborativen Ansatz mit mehreren Doktoranden und Postdoktoranden, die an Materialoberflächenentwicklung, in vivo Kleintierstudien, in vitro organotypischen Knochenmodellen und in vivo Großtierstudien arbeiten. Die Forschung wird gemeinsam in vier Laboren an drei führenden Schweizer Institutionen durchgeführt, die alle über exzellente internationale Reputation und modernste Forschungseinrichtungen verfügen.

Dieses multidisziplinäre Team integriert die Entwicklung und Charakterisierung von Magnesiumlegierungen und deren Oberflächenmodifikationen, die in vivo Analyse des biologischen Abbaus von Magnesium und des damit verbundenen biophysikochemischen Mikroenvironment, fortschrittliche in vitro Modellierung zur Reduktion der IVIVD sowie Kleintierprüfungen an Kaninchen und Großtierprüfungen an Minischweinen zur Bewertung der Biokompatibilität und des translationellen Potenzials modifizierter Magnesiumimplantate.

Stellenbeschreibung

Für das Arbeitspaket zu fortgeschrittenen in vitro Knochenmodellen im SNF-geförderten Projekt suchen wir eine motivierte Doktorandin/einen motivierten Doktoranden zur Mitarbeit am Institut für Biomechanik der ETH Zürich. Die erfolgreiche Person wird eng mit den Projektpartnern an den anderen Standorten zusammenarbeiten. Aufgaben und Tätigkeiten umfassen:

Entwicklung von 3D-organotypischen Knochenmodellen zur Reduktion der IVIVD bei der Untersuchung des biologischen Abbaus von Magnesiumlegierungen
Aufbau bioreaktorbasierter Kultursysteme, die in vivo Bedingungen wie pH-Wert, Mg-Ionenkonzentration und Druck nachbilden
Analyse der Material-Zell-Interaktionen unter dynamischer Belastung mittels analytischer und molekularer Techniken

Profil

MSc-Abschluss in Biomedizintechnik oder verwandtem Fachgebiet
Erfahrung in Gewebezüchtung und Zellkultur erforderlich
Erfahrung in Datenanalyse mit Python von Vorteil
Erfahrung mit Bildgebung (insbesondere Computertomographie) und/oder Bildanalyse von Vorteil
Ausgezeichnete Englischkenntnisse in Wort und Schrift sind zwingend erforderlich
Hohe Motivation, starkes Interesse an Skelettforschung, Belastbarkeit im Umgang mit Herausforderungen
Fähigkeit, komplexe Aufgaben sehr selbstständig zu lösen
Vertrautheit mit interkulturellem/interdisziplinärem Umfeld ist von Vorteil

Arbeitsort

Wir bieten

Zugang zu modernster Forschungsinfrastruktur, einschließlich Bioprinting, Bildgebungsplattformen und fortschrittlichen Zellkultureinrichtungen
Arbeit in einem hoch engagierten multidisziplinären Team
Regelmäßige Treffen und enge Zusammenarbeit mit den Projektpartnern
Einschreibung im PhD-Programm der ETH Zürich
Die ETH Zürich ist ein familienfreundlicher Arbeitgeber mit ausgezeichneten Arbeitsbedingungen, einem spannenden Arbeitsumfeld, kultureller Vielfalt sowie attraktiven Angeboten und Leistungen

chevron_right Arbeiten, Lehren und Forschen an der ETH Zürich

Wir schätzen Vielfalt und Nachhaltigkeit

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 Mitarbeitenden und Studierenden respektiert werden. Besuchen Sie unsere Website zu Chancengleichheit und Vielfalt , um zu erfahren, wie wir ein faires und offenes Umfeld schaffen, das jedem Wachstum und Entfaltung ermöglicht. Nachhaltigkeit ist ein Kernwert für uns – wir arbeiten konsequent auf eine klimaneutrale Zukunft hin.

Neugierig? Wir auch.

Wir freuen uns auf Ihre Online-Bewerbung mit folgenden Unterlagen:

Motivationsschreiben
Lebenslauf
Universitätszeugnisse
Namen und Kontaktdaten von zwei Referenzen

Bitte beachten Sie, dass wir ausschließlich Bewerbungen über unser Online-Bewerbungsportal akzeptieren. Bewerbungen per E-Mail oder Post werden nicht berücksichtigt.

Weitere Informationen zum Labor für Knochenbiomechanik finden Sie auf unserer Website . Fragen zur Stelle richten Sie bitte an Prof. Dr. Ralph Müller unter ram@ethz.ch (keine Bewerbungen).

Über die ETH Zürich

Die ETH Zürich ist eine der weltweit führenden Universitäten mit Schwerpunkt auf Wissenschaft und Technik. Wir sind bekannt für exzellente Ausbildung, wegweisende Grundlagenforschung und den direkten Transfer neuen Wissens in die Gesellschaft. Über 30.000 Menschen aus mehr als 120 Ländern finden an unserer Universität einen Ort, der unabhängiges Denken fördert und ein Umfeld bietet, das Exzellenz inspiriert. Im Herzen Europas gelegen, aber mit Verbindungen in die ganze Welt, arbeiten wir gemeinsam an Lösungen für die globalen Herausforderungen von heute und morgen.