Multischaal modellering voor biochemische dynamica in gestructureerde media

Microbiële voedselveiligheid is een belangrijk maatschappelijk probleem. Voorspellende microbiologie genereert wiskundige modellen om microbieel gedrag in voedsel te beschrijven door microbiële kennis en wiskundige technieken te combineren. Huidige macroscopische modellen maken een nauwkeurige beschrijving van vloeibare (homogene) systemen mogelijk, maar falen vaak wanneer ze op echt voesel worden toegepast door de vaste samenstelling. In deze gevallen ontstaat meestal kolonievorming, waardoor ruimtelijke heterogeniteit wordt geïnduceerd (door bijvoorbeeld diffusiebeperkingen) en biologische heterogeniteit (door bijvoorbeeld het optreden van een dode subpopulatie).

Het doel is een nieuwe generatie mechanisch geïnspireerde macroscopische modellen te bouwen. Daartoe worden modellen op meerdere schalen gebruikt: Individueel gebaseerde Modellen (IbM's) op de microschaal om de uitgroei van een cel in een kolonie, populatiebalansmodellen te beschrijven, (PBM's) op de meso-schaal om de kolonieverdeling te beschrijven en massabalansmodellen (MBM's) op de macroschaal om het totaal aantal cellen te voorspellen. Vandaar dat experimentele informatie op meerdere schalen vereist is op het cel-, kolonie- en populatieniveau, evenals een passende sammenvatting van inzichten van de verschillende schalen. Samengevat zal de combinatie van geavanceerde multischaalmodellen en experimentele technieken leiden tot een nieuwe generatie voorspellende modellen, die van toepassing zijn waar de huidige modellen falen.