Titel Promotor Affiliaties "Korte inhoud" "De novo Biologische Sensoren: het volwaardige potentieel van biologische sensoren ontgrendelen, de natuur voorbij" "Marjan De Mey" "Vakgroep Data-analyse en wiskundige modellering, Vakgroep Biotechnologie" """If you can not measure it, you can not improve it"" (Lord Kelvin) verwoordt duidelijk de behoefte aan efficiënte en robuuste sensoren op alle gebieden van wetenschap en technologie. De huidige analysetechnieken vereisen echter arbeidsintensieve, dure meerstapsprocessen met zeer gespecialiseerde, niet-draagbare apparatuur. Als oplossing hebben alle levende organismen mechanismen ontwikkeld en verfijnd om een breed gamma aan verschillende soorten moleculen nauwkeurig te detecteren. Door dergelijke mechanismen te herprogrammeren om als respons op deze moleculen fluorescerende proteïnen te produceren, kan men Biologische Sensoren (BioS) bouwen. Vanwege hun biologische context zijn BioS goedkoop, snel, duurzaam, draagbaar, zelfgenererend en zeer gevoelig en specifiek. Daarom hebben BioS het potentieel om innovatie en wetenschappelijke exploratie in verschillende disciplines te kan stimuleren. De belangrijkste bottleneck bij het ontsluiten van het volledige potentieel van BioS is echter het feit dat alle BioS ontwikkeling momenteel volledig afhankelijk is van en beperkt is tot enkel die biologische mechanismen waarvoor alle BioS bouwstenen volledig geïdentificeerd en gekarakteriseerd zijn. Met dit project wil ik mijn BioS onderzoekslijn uitbreiden en innovatieve engineering strategieën combineren met computationele leertechnieken om synthetische BioS bouwstenen te creëren en het portfolio van beschikbare BioS sterk uit te breiden voor elk molecule van interesse." "Identificatie van nieuwe moleculaire sensoren via transcriptoomanalyse van individuele sensorische zenuwcellen." "Thomas Voets" "Laboratorium voor Ionenkanaalonderzoek (VIB-KU Leuven), Departement Menselijke Erfelijkheid" "In dit project zullen we geavanceerde elektrofysiologische en genomische technieken toepassen op enkele sensorische neuronen om genen te identificeren die de gevoeligheid van een neuron voor thermische en mechanische stimuli bepalen. Dit onderzoek zal naar verwachting nieuwe inzichten geven in de moleculaire grondslagen van somatosensatie en kunnen nieuwe doelen onthullen om somatosensoriële disfunctie en pijn te behandelen." "Identificatie van nieuwe moleculaire sensoren via transcriptoomanalyse van individuele sensorische zenuwcellen." "Tatjana Vogt" "Duurzame Chemie voor Metalen en Moleculen" "Het doel van dit project is inzicht te krijgen in factoren die de selectiviteit van eiwithydrolyse bevorderen die gepromoveerd worden door POM's en de parameters begrijpen die de binding tussen POM's en eiwitten controleren en de snelheid van eiwithydrolyse beïnvloeden." "DIAMOND QUANTUM SENSOREN EN IMAGERS (DIAQUANT)." "André Vantomme" Kwantum-vastestoffysica "DIAQUANT zal quantum sensoren (diamantsensoren) en imagers ontwikkelen voor de detectie en de verwerking van de ruimtelijke en tijdsafhankelijke distributies van externe velden, met een onovertroffen ratio van gevoeligheid en compactheid. De sensoren zijn snel te bediénen, in grootte aangepast aan de grootte van micro en nano-circuits, temperatuur onafhankelijk, met een laag stroomverbruik en onafhankelijk van het omgevingsgeluid.Quantum sensoren en imagers brengen een revolutionaire sensortechnologie voor het opsporen van magnetische velden, hun gradiënten en intertiekrachten, omdat hun gevoeligheid wordt bepaald door de massaloze aard van de kwantumtoestanden zoals de elektron spins van de NV kleur centra in diamant of hun nucleaire spins.De quantum uitlezing maakt het mogelijk om een directe ontkoppeling van externe elektromagnetische ruis te realiseren, wat een enorm probleem is voor klassieke technologieën waar geavanceerde externe schild methoden moeten worden gebruikt.Tot slot kan de quanturn manier voor de detectie, met behulp van spin projectie protocollen, ook elke temperatuursafhankelijkheid uitschakelen, wat een belangrijk voordeel van DIAQUANT sensoren is." "Een gecombineerde materiaalkundige en chemisch technologische aanpak voor de ontwikkeling van innovatieve nano-gestructureerde snelle optische sensoren." "Karen De Clerck" "Vakgroep Materialen, Textiel en Chemische Proceskunde, Vakgroep Organische en Macromoleculaire Chemie" "Vanwege hun hoge relatieve oppervlak hebben nanovezelmaterialen verkregen via elektrospinning aangetoond dat het ideale kandidaten zijn voor hoogwaardige sensoren in vele sectoren, waaronder het milieu monitoring, voedselinspectie en biogeneeskunde. De belangrijkste uitdagingen blijven (i) de gecontroleerde incorporatie van analyt-gevoelige kleurstofmoleculen in de nanovezels via chemische koppeling zonder uitloging bij toepassing en (ii) de identificatie van milieuvriendelijke electrospinning omstandigheden, gericht op de productie van sensormaterialen met een langdurige waterstabiliteit. Gezien deze uitdagingen en profiteren van de gezamenlijke expertise van de aanvragers in de materiaalwetenschap, chemische technologie en polymeerchemie, in dit project, electrospinning van copoly (2-oxazoline) s (PAOx) met geïmmobiliseerde indicator kleurstofmoleculen wordt verkend. Uiteindelijk is grootschalige productie van waterstabiele PAOx-gebaseerde nanovezelsensoren zullen worden gerealiseerd door (i) modelgebaseerd ontwerp toe te passen op controle van de microstructuur van individuele PAOx-ketens tijdens de synthesestap en (ii) afstemming van de elektrospiningscondities bij nanovezelproductie met betrekking tot waterstabiliteit en sensor toegankelijkheid. Geavanceerde karakteriseringstechnieken zullen worden gebruikt om de gecontroleerde kleurstof te demonstreren opname en om het superieure gedrag van de verkregen sensoren te bevestigen, beginnend bij pyrenebased referentiekleurstoffen die een breed scala van potentiële indicatorkleurstoffen en relevante toepassingen openen." "Ontwikkeling van een innovatief multiparameter sensing platform gebaseerd op geïntegreerde impedantie en thermische sensoren voor de screening van veranderingen aan de interface en in bulk vloeistof voor lab-on-chip toepassingen." "Ronald THOELEN" "Engineering Materials and Applications" "Het gebruik van meerdere sensoren en dus fusie van verschillende gegevensbronnen is een belangrijke en fundamentele zaak aan het worden. Met dit project willen we de mogelijkheden van multiparameter sensing uit breiden door impedantie en thermische sensoren te integreren in één platform voor de gelijktijdige bepaling van elektrische en thermische eigenschappen. Deze combinatie zou toelaten om gelijktijdig fysische en/of chemische interacties aan het oppervlak van de sensor of in de bulkvloeistof te monitoren door geavanceerde verwerking van data of aanpassingen in het protocol. Thermische veranderen worden gemonitord via het 'transient plane source' meetprincipe en voor impedantie metingen worden interdigitale elektrodes gebruikt. Binnen het project zullen 'eindigeelementen multi-fysische' simulaties, gecombineerd met equivalente elektrische en thermische modellen, dienen als tools voor het ontwerpen, karakteriseren en testen. Deze designs zullen in de praktijk worden gefabriceerd en getest. Zowel een microfluïdisch als een well-plaat design zal onderzocht worden. Verschillende proof-ofapplications zullen worden overwogen tijdens het project om de brede toepasbaarheid aan te tonen. In die zin werkt het project aan de ontwikkeling van een generisch sensor meet platform onafhankelijk van de toepassing. Door dit technologieplatform te valoriseren, kan men verschillende verticale pijlers verkennen, werkend naar een specifieke sensor voor een specifieke toepassing." "Arrays van chemische sensoren gebaseerd op metaal-organische roosters en veldeffecttransistoren (SAMETRA)" "Rob Ameloot" "Membraanscheidingen, Adsorptie, Katalyse en Spectroscopie voor Duurzame Oplossingen (cMACS), IMEC-Interuniversitair Micro-Electronica" "De detectie van lage concentraties van vluchtige organischecomponenten (VOCs) is een belangrijke maar uitdagende taak metbrede toepassingen, o.a. in het opvolgen van de versheid vanvoedsel, het checken van de kwaliteit van binnenlucht en dediagnose van longaandoeningen via ademanalyse. In al dezedomeinen is er nood aan hoog-performante maar compacte VOCsensoren. Hoewel er reeds compacte VOC sensoren bestaan, lijdendeze technologieën onder een beperkte levensduur en een lageselectiviteit, en genereren ze vaak data van bedenkelijke kwaliteit.Metaal-organische roosters (MOFs) met poriën van moleculaireafmetingen zijn excellente materialen om VOCs uit de lucht teadsorberen, zelfs bij zeer lage concentraties. Het SAMETRA projectbeoogt de integratie van MOFs met transistortechnologie om zo eennieuw type VOC-sensor te realiseren. Het modulaire karakter vanMOFs zal gecombineerd worden met microfabricatie om proof-ofconcept‘elektronische neuzen’ te demonstreren voor selectievedetectie in mengsels van VOCs. Omdat de fabricatie van kwalitatievedevices hand in hand zal gaan met het fundamenteel verstaan vande sensorrespons brengt het project expertise samen in MOFs, defysische en chemische eigenschappen van dunne films engrensvlakken, en dunne-filmtransistoren." "Katheter-gebaseerde sensoren voor de opsporing van moleculaire biomerkers in de dunne darm van patiënten met functionele darmaandoeningen" "Patrick Wagner" "Fysica van Zachte Materie en Biofysica, Translationeel Onderzoek van Gastro-enterologische Aandoeningen (TARGID), Newcastle University" "Voedingsgerelateerde darmklachten zijn wijd verspreid en toch slecht begrepen: In een recent Belgisch onderzoek rapporteerden 18% van de volwassenen symptomen suggestief voor het prikkelbare-darm syndroom (IBS). De helft van hen kon bepaalde voedingsmiddelen aanwijzen die bij hen de klachten veroorzaken. Er is een sterk vermoeden dat vrijzetting van histamine en serotonine in het maagdarmstelsel een belangrijke rol speelt in deze reacties. De vrijzetting van deze moleculen is tot op heden echter moeilijk meetbaar. Als dit wel zou kunnen dan laten zich uitlokkende factoren nauwkeurig identificeren en kunnen therapieën worden bedacht. Met deze doelstelling ontwikkelen we in dit project een sensor-katheter die de concentratie van beide stoffen meet: selectief, continu en ter plaatse. Hiermee kunnen we de tijdelijke verhoging in de peil van deze moleculen relateren aan stimuli zoals voedingsstoffen en andere prikkels. De receptoren zijn moleculair ingeprente polymeren (MIPs) die aangepast zijn aan de complexiteit van darmsappen. Deze MIPs worden als coatings op elektroden gebruikt wiens elektrische eigenschappen veranderen in functie van de histamineen serotonine-concentraties. De katheter-sensor heeft het potentieel om onze kennis over de rol van beide stoffen in voedingsreacties en hun symptomen gevoelig uit te breiden. Op langere termijn biedt dit het perspectief op een betere diagnose en therapie voor patiënten die aan deze courante en slopende darmklachten lijden." "Plasmonische sensoren voor de gevoelige en selectieve detectie van vluchtige organische componenten." "Sammy Verbruggen" "Katholieke Universiteit Leuven, Technische Universität Graz, Duurzame Energie- en Lucht- en Watertechnologie (DuEL)" "De kwantitatieve detective van vluchtige organische componenten (VOCs) is een essentiële maar uitdagende taak met een brede waaier aan toepassingen: het vaststellen van ziektes op basis van ademanalyse, het opvolgen van de kwaliteit van binnenlucht, het verifiëren van de versheid van voedsel, het detecteren van explosieven, etc. Omwille van de tekortkomingen van huidige gassensoren is er een dringende vraag naar een nieuwe generatie van gevoelige en selectieve VOC sensoren. Dit doctoraatsproject mikt op een nieuw type van spectroscopische sensoren dat deze uitdaging aankan door een combinatie van (1) het ontwerp van licht-materie interacties op nanoschaal, (2) de groei van dunne poreuze lagen met een sterke VOC adsorptieaffiniteit, en (3) een biomimetische aanpak om de data van een reeks gedeeltelijk selectieve sensoren samen te voegen. Deze concepten zullen voor de eerste keer gecombineerd worden door de nauwe samenwerken tussen onderzoekers aan verschillende universiteiten en zullen gedemonstreerd worden in de detectie van drie schadelijke VOCs in gesimuleerde binnenlucht." "Atmosferische-druk-plasma-gebaseerde afzetting van polyethyleenoxide-gebaseerde redoxpolymeren voor enzymatische sensoren" "Annelies Delabie" "Kwantumchemie en Fysicochemie" "Biosensor- en lab-on-chip-apparaten brengen een revolutie teweeg in de moderne gezondheidszorg, aangezien ze een groot potentieel bieden voor point-of-care-diagnostiek en verschillende bioanalytische toepassingen. Een belangrijke uitdaging in biosensortechnologie is de ontwikkeling van stabiele, betrouwbare en reproduceerbare interfacechemie voor immobilisatie van de bioreceptoren op het sensorsubstraat. Bij imec hebben we verschillende oppervlaktechemieën onderzocht, voornamelijk self-assembled monolayers, om een covalente binding van de receptoren aan biosensor-apparaten te garanderen. Dampfaseprocessen bieden een goede beheersing van de afzettingsreactie met minder reagentiak en resulteren in uniforme coatings in microgestructureerde substraten of microfluïdische kanalen, waardoor de integratiecompatibiliteit met standaard CMOS-processflow wordt verbeterd. De huidige beperking van standaard CVD- en MLD-processen wordt opgelegd door de lage dampdruk van de precursors die een te hoog temperatuurbudget vereisen voor verdamping. Daarom willen we in dit doctoraat het gebruik van op plasma gebaseerde afzettingen van functionele coatings onderzoeken in samenwerking met de Molecular Plasma Group (MPG) *. MPG biedt een technologie die plasma enhanced chemical vapor deposition at atmospherical pressure wordt genoemd. Het gebruik van inerte gassen zoals argon, helium en stikstof en het gebruik van kleine hoeveelheden energie bij lage bedrijfstemperaturen maakt deze methode milieuvriendelijk en opent de mogelijkheid om precursors met een hoge dampdruk af te zetten en om verschillende reagentia samen te deponeren, inclusief intacte biomoleculen in de afgezette laag. Door deze technologie te gebruiken, wil ik uniforme dunne lagen afzetten om biosensoren te produceren in een CMOS-omgeving. Gezien de grote verscheidenheid aan biosensoren die momenteel wordt onderzocht, is het waarschijnlijk dat geen enkele coatingmethode voor alle toepassingen zal volstaan. Om de resultaten van dit werk zo breed mogelijk toepasbaar te maken, zullen de plasmaprocessen ontwikkeld worden om elektrochemische detectie van inflammatoire markers (bv. C-reactief proteïne, tumornecrosefactor-α) en detectie van metabolieten (bv. Glucose, lactose) mogelijk te maken. ) op geselecteerde elektrodematerialen. Ik zal de uniformiteit, stabiliteit en reproduceerbaarheid van het wafelniveau onderzoeken, het vermogen om mediatoren, kleine moleculen en antilichamen samen af te zetten, de mogelijkheden voor gebiedselectieve depositie met behulp van standaard CMOS-patroonvormingstechnologieën en / of met behulp van geoptimaliseerde mondstukgeometrieën tijdens plasma-depositie en uiteindelijk showcase multiplex biosensing."