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Hochschulschrift

Mathematische Modellierung einer drei Spezies Mischkultur im Chemostat

MPG-Autoren
http://pubman.mpdl.mpg.de/cone/persons/resource/persons86446

Regestein,  L.
Bioprocess Engineering, Max Planck Institute for Dynamics of Complex Technical Systems, Max Planck Society;
RWTH, Aachen;

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Zitation

Regestein, L. (2007). Mathematische Modellierung einer drei Spezies Mischkultur im Chemostat. Diploma Thesis, Technische Universität, Dresden.


Zitierlink: http://hdl.handle.net/11858/00-001M-0000-0013-984B-2
Zusammenfassung
Staphylococcus aureus, Burkholderia cepacia und Pseudomonas aeruginosa sind drei der bakteriellen Spezies, welche die Lunge von Patienten mit Cystischer Fibrose infizieren können. Für eine effiziente Bekämpfung sind umfangreiche Kenntnisse über Wachstumseigenschaften und Wachstumsbedingungen von essentieller Bedeutung. Zu diesem Zweck soll im Rahmen eines Forschungsprojektes diese Mischkultur reproduzierbar generiert werden. Das entstehende Modellsystem soll zu einem allgemein besseren Verständnis beitragen und Experimente (z. B. Versuche zur Wirksamkeit von Antibiotika) unter kontrollierten Bedingungen ermöglichen. Um dieses Ziel zu erreichen, wurden für die vorliegenden Diplomarbeit die drei Spezies S. aureus, B. cepacia und P. aeruginosa in definiertem Vollmedium zunächst einzeln kultiviert. Es konnten dadurch die Stoffwechsel aller drei Spezies charakterisiert und mittels mathematischer Modelle beschrieben werden. Zu diesem Zweck wurden Mischsubstratkinetiken und einfache Monod-Kinetiken angewendet. Durchgeführte Mischkultur-Experimente im Chemostat (D = 0,2 h-1), zeigten das Überleben aller drei Spezies für mindestens 235 h. Um zum Verständnis dieses Ergebnisses beizutragen, wurden, basierend auf Reinkulturmodellen, Mischkulturmodelle aufgestellt. Eines dieser Modelle war in der Lage die Koexistenz der beiden Spezies P. aeruginosa und B. cepacia zu beschreiben. Die Spezies S. aureus wurde in der durchgeführten Modellsimulation ausgewaschen und war damit nicht in der Lage das experimentelle Ergebnis vollständig wiederzugeben. In weiterführenden Arbeiten sollte die Parameterbestimmung für alle Reinkulturmodelle verbessert werden. Für die Modellierung der Mischkulturen, sollten weitere mögliche Interaktionen zwischen den Spezies berücksichtigt werden, die aufgrund des bislang noch vorhandenen Widerspruchs zwischen Modellsimulation und experimentellen Ergebnis anzunehmen sind.