Projektstart: Mikroskopische Daten mit KI auswerten

Im Juli 2024 ist AutoMorph gestartet, ein neues, gemeinsames Projekt von Partnern aus Industrie und Wissenschaft. Zum offiziellen Kick-Off am 13. August 2024 konnte das Projektkonsortium unter Führung der Bochumer Industrial Analytics Lab (IAL) GmbH nun hohen Besuch begrüßen: Paul Höller, Staatssekretär im NRW-Wirtschaftsministerium, verschaffte sich einen persönlichen Eindruck von der Forschungsarbeit.

Ziel von AutoMorph ist die automatisierte Bestimmung 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.

Das Besondere am Projekt AutoMorph ist der Einsatz Künstlicher Intelligenz (KI). Es werden Machine-Learning-Prozesse auf den Bereich der Mikroskopie übertragen, sodass lichtmikroskopische Daten automatisch ausgewertet werden können. Die Ergebnisse ermöglichen es, 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.

Projektauftakt im Labor

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."

Mit Durchlicht zum Durchblick

Entsprechende Methoden wurden von Prof. Dr. Pascal Thome in einer Forschungsgruppe an der Ruhr-Universität entwickelt und werden nun auf die pharmazeutischen Fragestellungen angepasst. Auch die mikroskopische Analyse muss für die halbfesten Präparate geändert werden, indem die Forscher die klassische Auflichtmikroskopie durch Durchlichtverfahren ersetzen. An der Ruhr-Universität werden die mikroskopischen Untersuchungen durchgeführt.

Das IAL entwickelt die Software für die KI-gestützte Bewertung der pharmazeutischen Substanzen und die notwendige Datenbankinfrastruktur, 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 das IAL von dort aus.

Möglich wird dies durch die ausgeprägte Remote Work Kultur beim IAL, die es den besten 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: Universität Bonn