Titel Promotor Affiliaties "Korte inhoud" "Ontwikkeling van hoog-performante copolymeren met een minimale bandkloof voor nabij-infrarood detectoren." "Wouter MAES" "Materiaalchemie, Engineering Materials and Applications, Organische en Bio-polymere Chemie" "Infrarood (IR) beeldsensoren spreken sterk tot de verbeelding door hun toepassing in warmtecamera's en nachtkijkers. Momenteel worden ze geproduceerd via een zogenaamde hybride technologie, waarin zowel de detector als het elektronisch uitleessysteem afzonderlijk bereid worden en dan samengevoegd op het niveau van de individuele pixels. Dit is echter een tijdrovend proces, resulterend in lage productiesnelheden en dus hoge kostprijzen, hetgeen hun ruim gebruik sterk beknot. Een monolithische aanpak met directe depositie van de detectoren op het uitleessysteem kan hier een oplossing bieden. Pogingen om dit toe te passen op de huidige anorganische IR-absorberende materialen zijn echter weinig succesvol omwille van compatibiliteits-problemen. In dit opzicht zijn organische halfgeleiders erg interessant, aangezien zij verenigbaar zijn met vrijwel alle oppervlakken. Voor de detectie van UV/zichtbaar licht is reeds aangetoond dat organische fotodetectoren dezelfde (en zelfs betere) resultaten kunnen geven als hun anorganische tegenhangers. Over het algemeen vertonen organische materialen echter een beperkte absorptie van nabij-IR licht. In dit project beogen we een voorname bijdrage tot dit domein via fundamentele studies naar foto-actieve materialen voor nabij-IR fotodetectoren. Syntheseprocedures voor polymeren met een erg kleine bandkloof zullen nauwgezet geoptimaliseerd worden, met specifieke aandacht voor zuiverheid en de beoogde materiaal- en fotodiode-eigenschappen." "De interactie tussen geproduceerd organisch materiaal en vlok eigenschappen van microalgen in flocculatie en flotatie oogstsprocessen voor biomassaproductie" "Dirk VANDERZANDE" "Toegepaste en Analytische Chemie, Organische en Bio-polymere Chemie" "Microalgen zijn een nieuwe en aantrekkelijke bron van biomassa voor voedsel-, voeder- of biobranstofproductie, maar het efficient oogsten van deze eencellige organismen is nog steeds een grote uitdaging. Een kosten- en energie-efficiënte manier om deze microalgen te scheiden van het kweekmedium kan via flocculatieve methoden, gevolgd door een sedimentatie of een flotatie stap. Maar opgelost organisch materiaal afkomstig van deze organismen kan ongewenste veranderingen veroorzaken, flocculatie inhiberen en vlokkarakteristieken ongewenst beïnvloeden. Dit project beoogt om fundamenteel inzicht te verwerven in hoe opgelost organisch materiaal de vlokkarakteristieken gaat beïnvloeden om zo de algemene efficiëntie van flocculatie en sedimentatie gebaseerde separatie te gaan verhogen." "Studie van de rol van ferroptosis in acute leverbeschadiging en multiple sclerosis gebruik makend van nieuw ontwikkelde chemische inhibitoren." "Koen Augustyns" "Medicinale chemie (UAMC)" "Het onderzoek naar celdood kende een heropleving nadat begrepen werd dat necrose kan voorkomen in een sterk gereguleerde en genetisch gecontroleerde manier. Necrotische celdood is een vorm van celdood waarbij cellen hun cellulaire inhoud vrijgeven aan het omliggende weefsel, waardoor het verschilt van apoptotische celdood. Ondertussen zijn er verschillende vormen van gereguleerde necrose gekend. Een nieuwe vorm van gereguleerde necrose gekatalyseerde door ijzer is ferroptose. Recent onderzoek heeft aangetoond dat inhibitoren van ferropose (zogenaamde ferrostatines) kunnen beschermen tegen degeneratieve aandoeningen. Het doel van dit onderzoek is het ophelderen van de moleculaire mechanismen van ferroptose, het identificeren van nieuwe ferroptose inhibitoren die geschikt zijn voor in vivo onderzoek, en het valideren van deze inhibitoren in cellulaire testen en muis ziektemodellen." "Bio gebaseerde fabriek: Duurzame Chemie van hout (BioFact)." "Bert Maes" "Organische synthese (ORSY)" "Uitputting van aardolie legt een maatschappelijk gedreven verschuiving naar niet eetbare biomassa op als een hernieuwbare grondstof voor chemicaliën. Hout is één van de meest abundante koolstofbronnen op aarde, en daarom ideaal voor deze uitdaging. Hout bevat (hemi)cellulose (carbohydraten) en lignine, een polymeer netwerk van arenen. Bioraffinages focuseren meestal op het eerste en lignine wordt dan gebruikt als een lage waarde brandstof. Het ambitieuze doel van dit project is om ligine te transformeren in hoge waarde chemicaliën en polymeren startend met de zeer uitdagende selective depolymerisering van ligine. In KULeuven's 'lignin-first' concept, zelfs voor de carbohydraat valorisatie, wordt hout behandeld op een manier die selectief 4 biogebaseerde aromatische moleculen geeft in een hoog rendement. Vervolgens kan selectieve katalytische (de)functionalisering van de 4 moleculen leiden tot catechol en pyrogallol. Innovative synthesemethoden (amineringen, reducties, C(sp2)-O cross-koppelingen en C(sp2/sp3)-H functionalisering) zullen deze transformeren in belangrijke chemicaliën (gesubstitueerde fenolen, anilines etc). Biogebaseerde chemicaliën zullen ook gekoppeld worden met CO2 om waardevolle functionele polymeren te bekomen. Modellering, bijvoorbeeld via Advanced Molecular Dynamics zullen toelaten om reactiviteit en selectiviteit te rationaliseren en zelfs te voorspellen in reële werkcondities, wat een sterke ondersteuning gaat geven aan de ontwikkeling van nieuwe concepten om aromaten te transformeren." "Van 2D naar 3D-kristallen: een multi-schaal, multi-techniek en multi-systeem benadering van de kristallisatie van organische moleculen" "Sandra Van Aert" "Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)" "Het voorkomen van twee of meer kristalstructuren voor een bepaald molecuul, een verschijnsel dat polymorfisme wordt genoemd, is alomtegenwoordig voor verschillende klassen van synthetische en natuurlijke verbindingen. Voorbeelden van polymorfisme zijn bekend in talrijke toepassingsgebieden, zoals in voeding, explosieven, pigmenten, halfgeleiders, kunstmeststoffen en farmaceutische geneesmiddelen. Verschillende kristalstructuren, zogenaamde polymorfen, van dezelfde samenstelling vertonen soms zeer verschillende fysische eigenschappen, chemische reactiviteit en biologische functies. De polymorfen kunnen bijvoorbeeld verschillen in oplosbaarheid die het farmaceutische effect van één of meer van de polymorfen ruïneert. Het begrijpen en beheersen van polymorfisme is daarom erg belangrijk. Eenvoudige vragen, zoals ""Hoeveel polymorfen heeft een bepaalde samenstelling?"" of ""Wat drijft de selectie tussen polymorfen?"", blijven nog onbeantwoord. In deze wetenschappelijke context zijn wetenschappers begonnen met het onderzoeken van het aanwezig zijn van door substraat geïnduceerd polymorfisme, d.w.z. de vorming van polymorfen die alleen bestaan in de nabijheid van vaste substraten. 2Dto3D heeft met name de ambitie om te verduidelijken hoe de ordening van moleculen zich van het substraat naar de bovenste kristallagen voortplant. Op deze manier zullen we in staat zijn om polymorfisme aan het grensvlak met vaste substraten beter te begrijpen." "2D perovskiet geïnduceerde zelforganisatie van geconjugeerde chromophoren voor efficiënte en stabiele opto-elektronische toepassingen." "Dirk VANDERZANDE" "Organische en Bio-polymere Chemie" "Het verbranden van fossiele brandstoffen brengt een aanzienlijke vervuiling van het milieu met zich mee en is helaas een belangrijke oorzaak van het broeikaseffect. Als gevolg hiervan wil men zo snel mogelijk over te gaan op het wereldwijde gebruik van hernieuwbare energie, waaronder zonne-energie een prominente rol kan spelen. Een relatief nieuw type zonnecellen op basis van de hybride organisch-anorganische perovskites (HOIP) technologie belooft hoge efficiënties te combineren met lage kosten. Alle aangetoonde apparaten lijden echter nog altijd aan een slechte stabiliteit die leidt tot een snelle achteruitgang van hun prestaties. Daarom is het doel van mijn onderzoeksproject het verkrijgen van een dieper inzicht in het gedrag van deze materialen en het ontwikkelen van een nieuwe klasse 2D-gelaagde HOIP's met geconjugeerde chromoforenals organische laag in de zoektocht naar nieuwe multidimensionale HOIP's met verbeterde ladingstransporteigenschappen, verhoogd absorptie en verbeterde stabiliteit van de omgeving. Om dit te bereiken, zullen een reeks nieuwe materialen worden voorbereid en geanalyseerd om trends met betrekking tot structuureigenschap te onderscheiden en bij te dragen tot hun fundamenteel begrip. De kennis die is opgedaan met deze studie zal zeker bijdragen aan het gebruik van deze materialen in opkomende stabiele en efficiënte opto-elektronische toepassingen." "Synthese van inhibitoren en beeldvormingsprobes voor prolyl oligopeptidase (PREP) en dipeptidyl-peptidase 9 (DPP9) met potentiële toepassingen in neurodegeneratieve ziekten." "Pieter Van Der Veken" "Medicinale chemie (UAMC)" "Prolyl oligopeptidase (PREP) en dipeptidyl-peptidase 9 (DPP9) zijn twee verwante serineproteasen. PREP komt voornamelijk tot uiting in het centrale zenuwstelsel. Dit voorstel onderzoekt de mogelijkheid om aggregatie van alfa-synucleïne (alfaSYN) te remmen met behulp van remmers van PREP. alfaSYN speelt een sleutelrol in de pathofysiologie van Parkinson en gerelateerde ziekten, waar aggregaten van alfaSYN precipiteren als neurotoxische Lewy-bodies. Er zijn momenteel geen PREP-inhibitoren die geoptimaliseerd zijn om alfaSYN-aggregatie te blokkeren en die een biologisch profiel hebben dat de ontwikkeling van geneesmiddelen mogelijk maakt. Het voorstel beoogt daarom geoptimaliseerde PREP-remmers opleveren. Bovendien zal een PREP-beeldvormingsprobe worden afgeleverd voor alphaSYN-imaging in de hersenen. DPP9 heeft een meer verspreide expressie in het menselijk lichaam dan PREP en is ook aanwezig in het menselijk brein. DPP9 is sterk gekoppeld aan ontstekingsprocessen, ook in de context van neuro-inflammatie. Het laatste is aanwezig in bijna alle neurodegeneratieve ziekten, inclusief in synucleinopathieën en de ziekte van Alzheimer. Het is ook een vroege marker van de ziekte die aanwezig is voordat de symptomen verschijnen. Van belang is dat er momenteel geen selectieve DPP9-remmers beschikbaar zijn. Beschikbaarheid van de laatste is essentieel voor het verkrijgen van preklinische validatie van DPP9-remmers als nieuwe middelen die gericht zijn op neurodegeneratie. Daarnaast beoogt het project de oplevering van een DPP9-selectieve imagingprobe voor gebruik bij neurodegeneratieve beeldvorming van ziekten." "Porfyrinoïde materialen voor nabij-infrarood organische fotodetectoren" "Wouter MAES" "Organische en Bio-polymere Chemie" "De constante dreiging van terrorisme heeft ervoor gezorgd dat veiligheid en bewaking steeds belangrijker worden in ons dagelijks leven. Infrarood beeld sensoren kunnen onze beveiliging verbeteren door nachtvisie, thermische beeldvorming en chemische detectie toepassingen mogelijk te maken. Tot op heden wordt de zogenaamde hybride technologie gebruikt voor deze beeldsensoren, waarbij zowel de fotodetector (FD) als de elektronische uitlezing apart worden opgesteld en vervolgens op het pixelniveau worden verbonden. Uiteraard is dit een tijdrovend proces, wat resulteert in lage productiesnelheid en dus hoge kosten. Een monolithische benadering is daarom aantrekkelijker. Pogingen om deze technologie toe te passen op de meest geavanceerde anorganische low bandgap absorbers zijn echter niet erg succesvol vanwege compatibiliteitsproblemen. In dit opzicht zijn organische halfgeleiders veel aantrekkelijker. Aangezien de natuur zelf porfyrines heeft ontwikkeld als licht-chromophoren, is het logisch om FD-systemen te produceren op basis van soortgelijke moleculen. Bovendien maakt de veelzijdigheid van porfyrinoïde chemie het mogelijk om hun absorptie te verlengen naar het nabij infrarood (NIR). In dit project zal ik geavanceerde push-pull type porfyrinoïde materialen synthetizeren met zeer lage bandgaps met speciale nadruk op corroles, gecontracteerde porfyrinderivaten met een specifiek coördinatiegedrag en onderscheidende fotofysische eigenschappen door geoptimaliseerde synthetische sequenties en ik zal ze evalueren in NIR organische FD's, met het specifieke doel om devices concurrerend te maken met hun anorganische tegenhangers." "Ontwerp en ontwikkeling van biodegradeerbare polymeer/ gouden nanostaafjes hybride nanodragers voor fotothermische kankertherapie: evaluatie met (niet-) lineaire optische methoden" "Dirk VANDERZANDE" "Materiaalfysica, Biofysica, Organische en Bio-polymere Chemie" "De interesse voor het aanwenden van nanodeeltjes (NP) in de geneeskunde kent een enorme stijging omwille van het enorme potentieel op diagnostisch en therapeutische vlak. Een voorbeeld hiervan is het gebruik van nanomaterialen voor fotothermische therapie (PTT) voor aandoeningen zoals kanker. PTT is een techniek waarbij gelokaliseerde hyperthermie wordt geïnduceerd door het omzetten van lichtenergie in warmte om het zieke weefsel selectief vernietigen. Er is aangetoond dat deze methode veelbelovend is omwille van het minimaal invasief karakter en de verminderde complicaties in vergelijking met chemotherapie of chirurgie. Gouden nanostaafjes (GNRs) zijn al eerder gebruikt bij PTT. Voorliggende aanvraag betreft onderzoek naar een nieuwe manier van het aanleveren van GNRs aan biologische cellen door inkapseling van een ensemble van GNRs in eenzelfde NP dat gebaseerd is op een biologisch afbreekbaar polymeer. De werkzaamheid van PTT met deze nieuwe aanpak zal worden vergeleken met de equivalente dosis van individuele niet-ingekapseld GNRs. Het onderzoek beoogt een systematische analyse van cellulaire opname, dynamiek en intracellulaire lokalisatie van de betreffende biodegradeerbare NPs, met aandacht voor het effect van de corona (geadsorbeerde proteïnelaag). Daartoe zullen geavanceerde optische beeldvormende technieken worden ontwikkeld om de incoherente fluorescentie en het coherente tweede-harmonische signalen te combineren. Dit onderzoek zal uiteindelijk leiden tot een beter begrip van het ontwerp en gebruik van GNRs in het menselijk lichaam met het oog op PTT, en een basis vormen voor toekomstige in vivo toepassingen op gebieden zoals kankertherapie." "De Ontwikkeling van Complexe PISA Nano Objecten via (PET) - RAFT Gedispergeerde Systemen in Continu Flow Reactoren." "Tanja JUNKERS" "Organische en Bio-polymere Chemie" "Polymeren materialen kunnen vandaag de dag ontwikkeld worden met ongelimiteerde variaties in ketenlengte, topology, compositie en functionaliteit. Echter, al deze reacties worden tot op heden uitgevoerd in batch reactoren, waardoor er zich vaak problemen voordoen bij de opschaling met betrekking tot het mix gedrag en het controleren van exotherme reactie condities. Het doel van dit project is het ontwikkelen van stimuli responsieve nano-objecten via Polymer-Induced Self-Assembly (PISA) gedispergeerde systemen door gebruik te maken van continue flow reactoren. Hierbij zal de focus liggen op het controleren van de eind-groep en de morfologie van de polymeren nano-deeltjes voor het gebruik in biomedische toepassingen. In eerste instantie zal 1 specifiek systeem onderzocht worden voor de implementatie van PISA via Reversibele Additie-Fragmentatie ketting Transfer (RAFT). Zowel thermisch als licht geïnduceerde reacties (foto-geïnduceerde elektronen overdracht (PET-RAFT)) mechanismes zullen tot in detail onderzocht worden. Wanneer controle over de morfologie en de eind-groep verkregen is, zal de focus verschuiven naar het gebruik van stimuli-responsieve monomeren, waarna de encapsulatie van biologische materialen bekeken zal worden. In een laatste stap zal de complete reactie van polymeer tot polymeren nano-deeltje in flow reactoren uitgevoerd worden, door gebruik te maken van een cascade van flow reactoren. Op deze manier zal opschaling van gram tot kilogram schaal plaats kunnen vinden. Dit project heeft daarom de potentie om op een gemakkelijke, snelle en efficiënte manier polymeren nano-deeltjes te ontwikkelen en op te schalen om verder te gebruiken in biomedische toepassingen."