Onderzoek Karolien De Wael

Abstract

De progressieve afname van de grootte van elektronische modules ondervindt knelpunten in afnemende laadopslagapparaten, d.w.z. batterijen en supercondensatoren, wat hun ontwikkeling tot draagbare energieopslag en flexibele, vervuilingsvrije technologieën beperkt. Het intrinsieke verlengde levensduur, snelle laad/ontlaad en hoge vermogensdichtheid van supercondensatoren maken ze superieur ten opzichte van andere energiesystemen voor opslag. In de moderne markt van energieapparaten zonder vervuiling zijn recentelijk flexibele en lichtgewicht formules in opkomst om te voldoen aan de huidige eisen voor draagbare energieopslag. In deze context hebben cellulose nanovezels (CNF's) geïncorporeerde zeolitische imidazoolkader (ZIF) als hybride het potentieel om aan deze vraag te voldoen, aangezien ze de kern vormen van actieve elektrodematerialen voor flexibele supercondensatoren en textuurmatig zijn aangepast om flexibele/vouwbare eigenschappen te vertonen. Daarom zal de verkenning van ZIF op CNF als multifunctioneel hybride materiaal een groot oppervlak en dispersiestabiliteit bieden, terwijl het superieure analytische prestaties aantoont. FLEXSTORE focust op: 1) de uniforme verdeling van ZIF-nanokristallen op het grensvlak van CNF als geleidende elektrode, 2) het rationele ontwerp van polymeer vastestofgel-elektrolyt in de vorm van een flexibele vastestof-supercondensator en 3) de verbeterde ladingopslagprestaties die bestand zijn tegen mechanische vervorming. Met deze perspectieven zal FLEXSTORE flexibele en lichtgewicht actieve componenten introduceren voor draagbare energieopslagapparaten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Geïnspireerd door de missie van de EU-commissie, zet dit project zich in voor het aanpakken van een belangrijke maatschappelijke uitdaging, namelijk de strijd tegen kanker. De EU heeft een ambitieus doel gesteld voor 2030: meer dan 3 miljoen levens redden, langer en beter leven, een grondig begrip van kanker bereiken, voorkomen wat voorkomen kan worden, diagnose en behandeling optimaliseren, de kwaliteit van leven van alle mensen die met kanker te maken hebben ondersteunen, en zorgen voor een eerlijke toegang tot dit alles in heel Europa. Het SOCMA-project zal bijdragen aan de (vroegtijdige) diagnose en opvolging van de ziekte. Er worden steeds meer biomarkers ontdekt en gevalideerd voor kanker, en de zeer nauwkeurige bepaling ervan staat hoog op de prioriteitenlijst, wat analytische apparaten vereist die snelle en nauwkeurige analyse met hoge selectiviteit en gevoeligheid mogelijk maken. Elektrochemische bioplatforms zijn opkomende tools voor diagnostische systemen aan het point-of-care vanwege hun inherente eenvoud, snelle respons, hoge gevoeligheid en, het belangrijkste, kosteneffectiviteit en tijdsbesparing, die de beperkingen zijn van de huidige diagnostische technologieën. SOCMA stelt het gebruik voor van singletzuurstof-gemedieerde foto-elektrochemie voor de selectieve en gevoelige detectie van lage concentraties kankerbiomarkers (bijv. DNA-puntmutaties in het KRAS-gen) via specifieke LNA-capture probes en DNA-versterkingstechnieken zoals RCA. Dit project zal zich richten op de ontwikkeling van een multiplexed 96-wells bioplatform dat de detectie en kwantificering van de geselecteerde DNA-sequenties mogelijk maakt, zowel in weefsel als in vloeibare biopsieën van patiënten gediagnosticeerd met CRC en PDAC, om de vertaling van een laboratoriumtechnologie naar een apparaat voor clinici en ziekenhuisinstellingen te verzekeren dat een positieve impact heeft op de strijd tegen kanker.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Mandaathouder: Valverde De La Fuente Alejandro

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Fotogevoelige materialen die singlet zuurstof produceren spelen een cruciale rol in biomedische toepassing zoals fotodynamische therapie en de nieuwe fotoelektrochemische detectie van kankerbiomerkers. Deze toepassingen vereisen echter fotogevoelige materialen met uitzonderlijke eigenschappen die de huidige materialen overtreffen, bv. hoge singlet zuurstof kwantumopbrengst, fotostabiliteit en eenvoudige synthese. Om dit te verwezenlijken, focust het PHOTOSO project op de synthese, funtionalisering en karakterisering van rationaal gekozen en nieuwe fotogevoelige materialen zoals BODIPYs, N-gefuseerde porfyrines, chlorines, aza-BODIPYs en ftalocyanines. Bovendien zal de fotodynamische therapie activiteit van de nieuwe fotogevoelige materialen onderzocht worden om te bepalen of deze gebruikt kunnen worden in klinische studies. Ten slotte zullen de nieuwe fotogevoelige materialen geïncorporeerd worden in een nieuwe singlet zuurstofgebaseerde fotoelektrochemische detectiestrategie om de gevoeligheid en robuustheid van de methodologie te verhogen. Voor deze toepassing zal gefocust worden op de BRCA1 mutatie die een belangrijke biomerker is in borst- en eierstokkanker. Op lange termijn zal PHOTOSO dus leiden tot een beter toegankelijke kankertherapie en een betaalbaar diagnostisch platform voor de detectie van kankerbiomerkers met een hoge gevoeligheid.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Explosieven vormen een bedreiging voor het welzijn van onze samenlevingen. Dit project zal voor het eerst een slim, draagbaar, snel (<1min) en zeer nauwkeurig (>95%) elektrochemisch apparaat ontwikkelen voor de ter plaatse detectie van een groot aantal explosieven. Door elektrochemische vingerafdrukken te maken van verschillende klassen van explosieve materialen (bijv. nitroalkanen, nitroaromaten, nitroamines, nitraatesters, zure zouten en peroxiden) met behulp van intern geproduceerde zeefdrukelektroden die gebruikmaken van de gevoelige SWV-techniek (square wave voltammetry) en draagbare potentiostaten. Geavanceerde gegevensanalyse wordt gedaan door een algoritme in de vorm van een softwaretoepassing. Bovendien zullen elektrodemodificaties met geavanceerde gelaagde nanomaterialen zoals grafdyne en MXeen worden uitgevoerd om de selectiviteit en gevoeligheid voor explosieven te verbeteren en lage detectielimieten (nM-pM) te bereiken. De toegepaste elektrochemische detectiebenadering zou, door zijn hoge gevoeligheid en selectiviteit, de problemen kunnen overwinnen van de bestaande tests ter plaatse (bijv. honden, kleurdetectiekits). Het onhult immers de unieke 'vingerafdruk' van elk explosief als een voltammetrische respons, waardoor de hoeveelheid explosief tegelijkertijd gekwantificeerd kan worden. Aldus zou deze technologie kunnen leiden tot 99% betrouwbare, goedkope (<€5) on-site detectietoestellen, die bruikbaar zijn voor non-experts.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Conventionele elektrolysecellen voor de productie van groene waterstof bevatten membranen of andere scheidingen die bijdragen aan de algehele complexiteit, kost en onderhoud van dergelijke systemen. Daarnaast vereisen ze een hoge zuiverheid van het water, terwijl zoet water een schaars goed wordt/is. Als oplossing stel ik een alternatief reactorontwerp voor dat eenvoudiger, robuuster en kosteneffectiever is. In dit project zal ik met name een membraanloze foto-elektrolysereactor bestuderen die waterstofgas produceert uit (zee)water, zonlicht en/of hernieuwbare elektriciteitsbronnen. Dit nieuwe celontwerp is gebaseerd op scheiding van het waterstof- en zuurstofgas dat van de foto-elektroden vrijkomt, door het uitbuiten van de aanwezige vloeistofstroming. Dit concept is onlangs gepatenteerd door de aanvrager. De eerste vorderingen zullen worden gemaakt op het niveau van de foto-elektroden, door nanostructurering van het oppervlak toe te passen om de grootte van de gasbellen te verkleinen, wat op zijn beurt de gasscheiding en productzuiverheid zal bevorderen (vastgesteld op 99,5%). Ten tweede zullen voor efficiënte foto-elektrolyse nieuwe optische versterkingsmechanismen worden bestudeerd om de zonne-naar-waterstofefficiëntie richting de 10% doelwaarde te stuwen. Ten slotte, om de robuustheid van het celontwerp verder te benutten, is het de bedoeling om de celwerking voor zowel elektrolyse als foto-elektrolyse van zeewater te demonstreren, door de procesparameters te begrijpen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Verbruggen Sammy
• Co-promotor: De Wael Karolien
• Mandaathouder: Borah Rituraj

Onderzoeksgroep(en)

• Duurzame Energie- en Lucht- en Watertechnologie (DuEL)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het aantal uitbraken van arbovirussen, zoals Dengue, Chikungunya en Zika, neemt wereldwijd toe. Deze virussen worden voornamelijk verspreid door muggen in (sub)tropische regio's en vormen een aanzienlijk probleem voor de volksgezondheid. Bovendien zorgt de bevolkingsgroei, verstedelijking en klimaatsverandering voor een toename in de verspreiding van arbovirussen. De diagnose van deze virale infecties is cruciaal om de verspreiding en de ziektelast te verminderen. De huidige diagnostische testen zijn echter duur en traag of weinig accuraat en ongevoelig. ArboSense heeft daarom de ambitie om een nieuwe detectiestrategie voor viraal RNA te ontwikkelen. Deze methode zal de mogelijkheden van de huidige testen overstijgen op gebied van specificiteit, gevoeligheid, snelheid en het potentieel voor panelanalyse. De nieuwe detectiestrategie is gebaseerd op de unieke combinatie van foto-elektrochemie, waarbij licht gebruikt wordt om een signaal te genereren, en rollende cirkel amplificatie. Door deze combinatie kan een methodologie ontwikkeld worden die een panel van drie belangrijke arbovirussen (Dengue, Chikungunya en Zika) gelijktijdig kan detecteren met een detectielimiet in het sub-femtomolair concentratiegebied. Ten slotte zal de detectiestrategie gevalideerd worden op klinische serum stalen. De onderliggende methode kan in principe gebruikt worden om eender welk nucleïnezuur te detecteren en heeft daarom het potentieel om verder uitgebreid te worden naar andere toepassingen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Ariën Kevin
• Mandaathouder: Daems Elise

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het doel van de Europese Green Deal is om de huidige Europese economie om te vormen tot duurzaam, klimaatneutraal en circulair tegen 2050. Veel antropogene activiteiten leiden echter tot het vrijkomen van schadelijke verontreinigende stoffen, zoals fenolverbindingen, in het milieu. Er is behoefte aan gevoelige, gemakkelijk te gebruiken sensoren om deze stoffen te detecteren. Peroxidasen zijn zeer veelzijdige enzymen die vele moleculen, waaronder fenolische verbindingen, kunnen oxideren of omzetten. Biosensoren op basis van mierikswortelperoxidase zijn veelbelovend gebleken voor de detectie van fenolische verbindingen. Dit project richt zich op het gebruik van kleurstofontkleurende peroxidasen om de potentiële analytmoleculen uit te breiden. Het knelpunt bij de ontwikkeling van eiwitgebaseerde biosensoren betreft de immobilisatie van de proteïnen op geschikte dragers. Hier zal titania gebruikt worden als drager omwille van de biocompatibiliteit. De belangrijkste condities voor eiwitimmobilisatie zullen worden gevarieerd en hun invloed op de enzymstructuur en -activiteit bestudeerd. EPR en elektrochemie zullen gebruikt worden om de betrokken peroxidasen, titania, en hybride materialen te karakteriseren. Dit zal leiden tot een diepgaand moleculair inzicht in de systemen, waardoor een rationeler ontwerp van de hybride materialen voor biosensing, biotechnologie en biokatalyse mogelijk wordt. Ten slotte zullen nieuwe elektrochemische biosensoren worden ontwikkeld en geëvalueerd.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine
• Co-promotor: De Wael Karolien
• Mandaathouder: Cleirbaut Robine

Onderzoeksgroep(en)

• Theorie en Spectroscopie van Moleculen en Materialen (TSM²)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Denguevirus is één van de 10 grootste bedreigingen voor de wereldgezondheid (World Health Organization, 2019). Deze (sub)tropische ziekte wordt overgedragen door muggen en heeft een enorme economische en maatschappelijke impact. Volgens voorspellingen loopt 60% van de wereldbevolking tegen 2080 risico op besmetting als gevolg van verstedelijking, bevolkingsgroei en stijgende temperaturen. Daarom is de beschikbaarheid van een betaalbaar diagnostica met uitstekende analytische prestaties essentieel. De huidige diagnostica zijn echter duur of zijn onvoldoende gevoelig en accuraat. Dit project beoogt de ontwikkeling van een technologie voor RNA detectie die snel en kosteneffectief is en een uitstekende specificiteit en gevoeligheid heeft. Verder zal zij point-of-care testen mogelijk maken, waardoor het gebruikt kan worden om vroegtijdig potentiële uitbraken op te sporen. Om dit doel te bereiken, zal foto-elektrochemie, waarbij het signaal gegeneerd wordt door licht, gecombineerd worden met plasmonische nanodeeltjes. Zo zal de detectielimiet verlaagd worden tot sub-femtomolair. Ten slotte zal de laboratoriumtechnologie gevalideerd worden op klinische serumstalen en zullen de prestaties vergeleken worden met de gouden standaard omgekeerde transcriptie polymerasekettingreactie. Hoewel dit project focust op dengue diagnose, kan de onderliggende technologie uitgebreid worden naar de detectie van andere pathogenen en kan zij dus een sleutelrol spelen bij de voorbereiding op pandemieën.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Verbruggen Sammy
• Mandaathouder: Op de Beeck Hannah

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project zal bijdragen tot een herindiening van het PhotoCan EU projectvoorstel. PhotoCan zal bijdragen tot de screening en vroegtijdige opsporing van kanker via de elektrochemische detectie van (epi)genetische biomerkers. Deze biomerkers worden in toenemende mate ontdekt en gevalideerd, maar de toepasbaarheid in de dagelijkse medische praktijk vereist goedkope, snelle, nauwkeurige en gevoelige detectieapparatuur. Om dit te bereiken wordt het gecombineerde gebruik voorgesteld van elektrochemische detectie met licht getriggerde sensortechnologie voor de specifieke en gevoelige detectie van vooraf geselecteerde kanker(epi)genetische biomerkers. De toepassing van deze technologie met enkelvoudige en multiplexing mogelijkheden heeft tot doel de technologie te bevorderen en te integreren in prototypes die in een relevante omgeving worden gedemonstreerd voor zowel screening van colorectale kanker (hoge incidentie) als point-of-care testen van pancreas ductaal adenocarcinoom (lage incidentie). Via de betrokkenheid van oncologen, laboranten, gezondheidswerkers, burgers (gezond en patiënten), screeningsprogramma's en beleidsmakers op het gebied van gezondheid zal PhotoCan zich vanaf het begin bezighouden met de uitvoeringsvereisten, wat zal leiden tot een maximale opname in bestaande screeningsprogramma's op bevolkingsniveau, het opzetten van nieuwe EU-brede screeningsprogramma's en het creëren van op risico's gebaseerde strategieën voor vroegtijdige opsporing op punt van zorg voor dodelijke kankers met een lage incidentie. Deze SEP-subsidie zal worden gebruikt om een wetenschapper aan te stellen om 1) een nog sterker netwerk op te zetten met meer partners uit verschillende EU-landen, gekenmerkt door een verschillende uptake in bevolkingsonderzoeken, 2) experimenten uit te voeren om (epi)genetische biomerkers voor kanker op te sporen om een sterkere case te hebben om stakeholders uit het veld uit te nodigen (screeningprogramma's) en 3) de enorme inspanningen om tot een nieuwe indiening te komen te coördineren, waarbij ook de feedback van de vorige indiening wordt verwerkt.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Op de Beeck Ken
• Co-promotor: Van Camp Guy

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Deze SEP-subsidie zal worden gebruikt om een nieuwe methode te introduceren in het gebied van nucleïnezuur gebaseerde diagnostiek van virale infecties, waarvoor in 2022 een Pathfinder-aanvraag werd ingediend. Dit project zal inzicht verwerven in de creatie van kostenefficiënte, ultrasensitieve elektrochemische biosensoren voor het opsporen van pathogenen door de kracht van singlet zuurstof chemie te verbinden met de duurzaamheid van elektrochemie. Tegenwoordig worden twee verschillende diagnostische tools gebruikt om virussen in de acute fase van de infectie op te sporen. De omgekeerde transcriptie-polymerasekettingreactie detecteert viraal RNA en is de gouden standaard, ook al vereist dit gespecialiseerde apparatuur en personeel. Hoewel de voordeliger en tijdbesparende antigeentest deze beperking ondervangt, kan hij alleen als indicator worden gebruikt vanwege de geringe gevoeligheid, vooral in het geval van secundaire infecties. Na de acute fase kunnen infecties worden gediagnosticeerd door het aantonen van antilichamen (d.w.z. serologie). Aan deze tests zijn nadelen verbonden, zoals onvoldoende antilichamen tijdens de eerste dagen van de infectie en kruisreactiviteit met verwante virussen. Bovendien is het onmogelijk een onderscheid te maken tussen een optredende en een vroegere infectie. Aangezien de bestaande diagnostiek te duur of te weinig gevoelig is, kan onze technologie een verschil maken met een nauwkeurige detectie van virussen en vroegtijdige waarschuwing voor uitbraken, waardoor de kans op een epidemie of zelfs een pandemie kan worden geminimaliseerd. Er zal een wetenschappelijk medewerker worden aangesteld om de capture- en detectieprobes voor de test te ontwerpen, met denguevirus als casestudy. We zullen verschillende capture- en detectieprobes ontwerpen die specifiek zijn voor de vier verschillende denguevirus serotypes om de specificiteit te maximaliseren. Fotoelektrochemische testen zullen worden uitgevoerd om de selectiviteit na te gaan. Deze inzichten zullen nieuwe EU-aanvragen in het gebied van de diagnostiek aanzienlijk ondersteunen. Gezien deze nieuwe onderzoeksrichting en het high risk/high gain aspect van het project, zal deze specifieke subsidie ons in staat stellen proof of concepts uit te werken, die nodig zijn voor meer traditionele financieringsinstanties. Een nieuwe indiening van een Pathfinder-aanvraag is gepland in 2024. De verwachte wetenschappelijke resultaten van dit project zijn: i) het verkrijgen van inzichten in een nieuw diagnostisch instrument voor virusdetectie, ii) het ontwerpen en testen van capture- en detectieprobes voor de assay en iii) overzicht van mogelijk te integreren biotechnologische strategieën om de gevoeligheid te maximaliseren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Kanker is wereldwijd een belangrijke doodsoorzaak met bijna 10 miljoen sterfgevallen in 2020. SOCan zal bijdragen aan de (vroege) diagnose en opvolging van kanker via een nieuw disruptief detectieplatform, namelijk singlet zuurstof gebaseerde foto-elektrochemische detectie van kankerbiomerkers. Deze biomerkers worden steeds vaker ontdekt en gevalideerd, maar de detectie vereist snelle, nauwkeurige en gevoelige apparaten. Om dit te bereiken wordt het gecombineerde gebruik van elektrochemische detectie met een door licht getriggerde sensortechnologie voor de detectie van DNA- en RNA-kankerbiomerkers in zowel weefsel- als vloeibare biopsiestalen voorgesteld. SOCan past binnen de EU-missie rond kankerbestrijding en zal leiden tot een betaalbare en gevoelige diagnose van kanker, waardoor de tijd tot het resultaat wordt ingekort, wat een snelle en specifieke behandeling mogelijk maakt, en levens kan redden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

InnoPath stelt een innovatieve technologie voor die gebruik maakt van goedkope, nauwkeurige, snelle, gebruiksvriendelijke en robuuste eigenschappen van op singlet-zuurstof gebaseerde foto-elektrochemie om nauwkeurigere, gevoeligere en betaalbare diagnostiek te bieden in laboratorium- en point-of-care-omgevingen. De technologie wordt vergeleken met de gouden standaard real time polymerase chain reaction (PCR) en wordt gevalideerd voor de detectie van pathogenen met behulp van patiëntstalen. Een vergelijkbare point-of-care technologie voor veelvoorkomende pathogenen die acute tropische koorts veroorzaken, met een vergelijkbare of betere gevoeligheid dan PCR en met een vergelijkbare prijs als bestaande snelle diagnostische tests, is momenteel niet beschikbaar. InnoPath beoogt om de patiëntenzorg te verbeteren en de impact van infectieziekten te verminderen. Bovendien zal het de epidemiologische screening, de tijdige opsporing van uitbraken en de uitvoering van controlemaatregelen kunnen bevorderen. Dit project heeft tot doel 1) een proof-of-concept te leveren voor de foto-elektrochemische detectie van drie veelvoorkomende pathogenen die acute tropische koorts veroorzaken en 2) de haalbaarheid aantonen van het vertalen van een baanbrekende technologie naar een biosensor voor de detectie van pathogenen. Dit project is een strategische samenwerking met het Instituut voor Tropische Geneeskunde in Antwerpen (ITG) en bouwt verder op een technologieplatform ontwikkeld aan UAntwerpen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Ariën Kevin

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Geïnspireerd door de missie van de EU commissie zet dit project zich in om een grote maatschappelijke uitdaging aan te gaan, namelijk kankerbestrijding. De EU heeft een opvallend doel gesteld voor 2030: meer dan 3 miljoen levens gered, langer en beter leven, een beter begrip van kanker verkrijgen, voorkomen wat te voorkomen is, diagnose en behandeling optimaliseren, de kwaliteit van leven van alle kanker patiënten ondersteunen, en zorgen voor een toegang tot het bovenstaande in heel Europa. Dit project draagt bij tot een (vroege) diagnose en opvolging van de ziekte. Er worden steeds meer biomarkers ontdekt en gevalideerd voor kanker en de nauwkeurige bepaling ervan staat hoog op de prioriteitenlijst, waardoor analytische apparaten nodig zijn die een snelle en accurate analyse met hoge gevoeligheid mogelijk maken. Elektrochemische biochips zijn een handig instrument voor diagnostische systemen vanwege hun inherente hoge gevoeligheid en kosten- en tijdsefficientië. We stellen het gecombineerd gebruik van elektrochemische detectie voor met een door licht geactiveerde technologie voor de specifieke en selectieve foto-elektrochemische detectie van lage concentraties van kankerbiomarkers (e.g. KRASmutaties), waardoor ook een panel van kankerbiomarkers kan worden opgespoord. Detectie en kwantificatie van de biomarkers zullen worden uitgevoerd in weefsel- en vloeibare biopsieën, om de vertaalslag van labo-omgeving naar een apparaat voor dokters en zelfs patiënten te garanderen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Koljenovic Senada
• Co-promotor: Peeters Marc
• Co-promotor: Van Camp Guy

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Deze SEP-subsidie zal worden gebruikt om het potentieel van elektroanalytische technieken om de reactiviteit van fotogevoelige materialen te onderzoeken illustreren, en dat in een context van cultureel erfgoed, elektrochemische detectie en energie/fotokatalyse. Interessante materialen zijn pigmenten, zoals metaalorganische complexen van historische kleurstoffen, fotogevoelige materialen voor detectietoepassingen en halfgeleidermaterialen, waarvan de fotoreactiviteit nog niet volledig wordt begrepen. Grote vooruitgang in deze materie kan worden geboekt door het toepassen van strategieën uit de energetica en fotokatalyse. We zullen voltammetrische methoden toepassen om de opto-elektronische eigenschappen van halfgeleiders en kleurstoffen te onderzoeken, wat fundamenteel is om hun (foto)reactiviteit te begrijpen en hun potentieel voor lichtgeïnduceerde toepassingen. Cyclische voltammetrie zal worden gebruikt om informatie te verkrijgen over het ionisatiepotentieel en de elektronenaffiniteit van interessante verbindingen. Cyclische voltammetrie of lineaire sweep voltammetrie in donker/lichtomstandigheden of onder "chopped" licht zal fundamentele informatie opleveren over de fotoactiviteit en de aanwezigheid van ladingsrecombinaties van het betrokken systeem. Er zullen foto-elektrochemische (PEC) experimenten worden uitgevoerd om de fotorespons en de foto-activiteit van materialen te bestuderen, uitgevoerd in een zogenaamde "PEC-cel". Aangezien veel lichtgeïnduceerde afbraakreacties van materialen reductie- of oxidatiereacties zijn, die door middel van elektrochemie kunnen worden bestudeerd, kan met behulp van PEC-experimenten fundamentele informatie over de reactiviteit en de afbraakkinetiek worden vergaard. Er zal een wetenschapper worden aangesteld om bovengenoemd fundamenteel elektroanalytisch onderzoek uit te voeren. Deze inzichten zullen nieuwe EU-toepassingen op het gebied van cultureel erfgoed, sensorontwikkeling of fotoelektrokatalyse significant ondersteunen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Neuro-endocriene neoplasieën (NENs) vertonen klinische en biologische heterogeniteit, wat diagnosticeren uitdagend maakt. Bovendien hebben NENs de neiging traag te evolueren, waardoor langdurige opvolging nodig is om tumorgroei en respons op therapie te controleren. De huidige modaliteiten voor diagnose en opvolging van NENs zijn gebaseerd op beeldvorming en (herhaalde) weefselbiopsieën, maar deze hebben verschillende tekortkomingen wat een directe impact heeft op het leven van de patiënt. Vloeibare biopsieën winnen aan belangstelling als minimaal-invasieve manier voor snelle tumordetectie en voor het verzamelen van moleculaire informatie van de tumor met circulerend tumor DNA (ctDNA) als één van de meest veelbelovende nieuwe merkers. Dit ctDNA reflecteert zowel genetische als epigenetische alteraties van de tumor. Bijgevolg beoogt dit project gebruik te maken van vloeibare biopsieën om de diagnostische nauwkeurigheid te verbeteren en real-time monitoring mogelijk te maken. NEN-specifieke moleculaire alteraties, namelijk copynumber alteraties en differentieel gemethyleerde CpGs, zullen geïdentificeerd en geselecteerd worden om detectie en kwantificatie van ctDNA mogelijk te maken. Aangezien de huidige detectiemethoden, shallow whole genome sequencing en methyleringsarrays, niet in staat zijn om zeer lage concentraties ctDNA te detecteren, zullen twee nieuwe, zeer gevoelige multiplex assays gebaseerd op DNA sequencing en foto-elektrochemie, gebruikt worden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Camp Guy
• Co-promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Op de Beeck Ken
• Co-promotor: Peeters Marc
• Mandaathouder: Mariën Laura

Onderzoeksgroep(en)

• Medische Genetica (MEDGEN)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Geïnspireerd door de EU-missie inzake kankerbestrijding, heeft dit project als missie om deze grote maatschappelijke uitdaging aan te gaan. Het "Europe's Beating Cancer Plan", gepresenteerd in 2021, heeft vier doelen: preventie, de tijd tot diagnose verkorten, diagnose en behandeling optimaliseren met gepersonaliseerde geneeskunde en de kwaliteit van leven van kanker patiënten verbeteren. Dit project draagt ??bij aan de diagnose en follow-up van de ziekte met behulp van prostaatkanker (PCa) als case study. Steeds meer biomarkers worden ontdekt en gevalideerd voor kanker en de zeer nauwkeurige bepaling ervan heeft hoge prioriteit, waardoor analytische apparaten nodig zijn die snelle en nauwkeurige analyse met hoge gevoeligheid mogelijk maken. Daarom stel ik het gecombineerde gebruik van elektrochemische detectie voor met een door licht geactiveerde detectietechnologie voor de specifieke en selectieve foto-elektrochemische detectie van lage concentraties van drie verschillende klassen van PCa-biomarkers (niet-coderend RNA, genfusietranscript en DNA-single-nucleotidepolymorfisme) . Door de ontwikkeling van een 96-well plaatdetectieplatform, zal ik in staat zijn om een ??panelanalyse van die biomarkers gelijktijdig uit te voeren in 96 monsters. Detectie en kwantificering van de geselecteerde sequenties zullen worden uitgevoerd in drie verschillende vloeibare biopsieën (urine, plasma en serum), voor de vertaling van een laboratoriumtechnologie naar een apparaat voor ziekenhuizen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Mandaathouder: Bassini Simone

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Ingebedde monsters zullen geanalyseerd worden met SEM-EDX en/of Ramanmicroscopie. De doorsneden worden vervolgens onderzocht met SEM-EDX. Met behulp van backscattered electron imaging is het mogelijk om het monster te visualiseren met een contrast op basis van lokale massadichtheid. Energiedispersieve X-straalanalyse stelt ons in staat om de zeer lokale chemische samenstelling te verkrijgen. In combinatie met het scannende karakter van SEM is het mogelijk om elementaire verspreidingskaarten te maken van de ingebedde monsters. Ramanmicroscopie kan als complementaire techniek worden toegepast.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Therapeutic drug monitoring (TDM) heeft het potentieel om de kwaliteit van leven van patiënten te verbeteren en de zorglast te verminderen. Huidige TDM-methoden zijn afhankelijk van ingebouwde sensoren in katheters of pijnlijke veneuze bloedextractie met de analyse in gecentraliseerde laboratoria. Dit verklaart de behoefte aan niet-invasieve en realtime TDM via draagbare elektrochemische apparaten. Lage detectielimieten en continue monitoring zijn echter nog steeds onopgeloste problemen, waarbij het biofoulingproces aan het oppervlak van de elektrode het belangrijkste knelpunt is. Daarom zal de verkenning van nanoporeus goud (np-Au) als een functioneel materiaal in micronaalden (MN) anti-biofouling-eigenschappen bieden terwijl het uitstekende analytische prestaties vertoont. Eiwitadsorptie vindt inderdaad alleen plaats op het buitenste niveau van het nanoporeuze materiaal, waardoor de meeste elektroactieve plaatsen beschikbaar blijven voor het elektrochemische reactie. Microsen zal het volgende ophelderen: 1) de fundamentele elektrochemische processen aan een nanoporeus oppervlak, 2) de relatie tussen de np-Au-structuur en eiwitadsorptie, en 3) de verhoogde elektrokatalytische activiteit van de doelmoleculen, methotrexaat en esketamine, met behulp van np-Au. Door dit te doen, zal Microsen nieuwe MN-sensoren voor methotrexaat en esketamine introduceren om langdurige monitoring van pijnloze TDM bij respectievelijk chemotherapie en depressiebehandeling mogelijk te maken.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Bals Sara
• Mandaathouder: Parrilla Pons Marc

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Ingebedde verffragmenten zullen geanalyseerd worden met SEM-EDX en/of Ramanmicroscopie. Het doel van de uitgevoerde analyses is om alle aanwezige verflagen en gebruikte pigmenten te onderscheiden en te identificeren en waardevolle informatie te verschaffen over de verftechnieken of mogelijke pigmentafbraak. Verffragmenten worden typisch ingebed in acryl/epoxyhars en doorgesneden, deze worden vervolgens gepolijst en voorbereid voor SEM-EDX-analyse door middel van koolstofcoating. De doorsneden worden vervolgens onderzocht met SEM-EDX. Met behulp van backscattered electron imaging (BEI) is het mogelijk om het verffragment te visualiseren met een contrast op basis van lokale massadichtheid. Zwaardere pigmentkorrels, b.v. loodwit, zullen een hogere grijswaarde hebben in vergelijking met organisch bindmateriaal. Energiedispersieve X-straalanalyse stelt ons in staat om de zeer lokale chemische samenstelling te verkrijgen die kan worden gebruikt om aanwezige pigmentkorrels te identificeren. In combinatie met het scannende karakter van SEM is het mogelijk om elementaire verspreidingskaarten te maken van de ingebedde verffragmenten. Ramanmicroscopie kan als complementaire techniek worden toegepast. Naast de door SEM-EDX bepaalde elementsamenstelling is het mogelijk om de chemische speciatie van aanwezige pigmentkorrels op vergelijkbare microscopische schaal te verkrijgen. Dit kan niet alleen door een puntsgewijze analyse, maar het is ook mogelijk om tweedimensionale verspreidingskaarten van de verfdoorsnede te maken.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Femtoseconde pulsatie laser microbewerking maakt het mogelijk om verscheidene materialen zoals keramieken (bv. glas), harde metalen (bv. Hastelloy) en polymeren te bewerken met een resolutie tot op microschaal. Dit opent innovatieve en nieuwe onderzoeksmogelijkheden zoals het optimaliseren van de katalytische eigenschappen van oppervlakken, het verbeteren van de stromingsverdeling, warmtetransport en massatransport in chemische reactoren, het verhogen van de detectielimiet van fotoelektrochemische sensoren, het faciliteren van continue stromingschemie, het ontwikkelen van EPR en TEM meetcellen en het machinaal leren voor hybride 3D printen. Momenteel bezit de Universiteit van Antwerpen niet de nodige onderzoeksinfrastructuur om dergelijke materialen en oppervlakken met zulke microschaalprecisie te bewerken. Toegang tot femtoseconde pulsatie laser microbewerking zou dan ook een grote impact hebben op het onderzoek van zowel de dertien betrokken professoren en tien onderzoeksgroepen als de industrie en is essentieel om onderzoek uit te voeren op het hoogste internationaal niveau.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Breugelmans Tom
• Co-promotor: Bogaerts Annemie
• Co-promotor: Cool Pegie
• Co-promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Maes Bert
• Co-promotor: Meynen Vera
• Co-promotor: Perreault Patrice
• Co-promotor: Van Doorslaer Sabine
• Co-promotor: Vanlanduit Steve
• Co-promotor: Verbeeck Johan
• Co-promotor: Verbruggen Sammy
• Co-promotor: Verwulgen Stijn
• Co-promotor: Watts Regan

Onderzoeksgroep(en)

• Toegepaste Elektrochemie & Katalyse (ELCAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Onlangs is een geheel nieuw type van bacterien ontdekt dat hoge elektrische stromen over centimeters-lange afstanden kan geleiden via lange, dunne vezels. Recente studies door leden van het PRINGLE consortium onthullen dat deze eiwitvezels buitengewone eigenschappen bezitten, waaronder een elektrisch geleidingsvermogen dat dat van elk bekend biologisch materiaal met ordes van grootte. De ambitie van PRINGLE is om het enorme technologische potentieel van dit nieuw ontdekte biomateriaal te ontsluiten. Daartoe stellen we voor om op maat gemaakte eiwitstructuren te gebruiken als elementaire actieve en passieve componenten in een nieuwe generatie van biocompatibele en biologisch afbreekbare elektronische apparaten. De resulterende technologische visie op lange termijn is een radicaal nieuw type elektronica (PROTEONICS) tot stand te brengen dat volledig op biologische basis en CO2 neutraal is, en waarin proteïne componenten verschillende soorten elektronische functionaliteit kunnen leveren. PRINGLE zal de fundamentele en technologische basis leggen voor PROTEONICS door (1) fabricage- en patroontechnologieën te ontwikkelen voor proteonische materialen en nanostructuren, (2) het afstemmen van de elektronische eigenschappen van deze proteonische materialen op een voor het doel geschikte manier en (3) de integratie van proteonische materialen als functionele componenten in elektronische apparaten die volledig uit eiwitten bestaan. Als zodanig kan PRINGLE technologie zorgen voor een belangrijke doorbraak naar de volgende generatie elektronica toepassingen in een circulaire economie, waarbij geheel nieuwe wegen worden ingeslagen voor de koppeling van biologische systemen met elektronica en geheel nieuwe duurzame productie- en recyclagepaden voor elektronische componenten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Co-promotor: De Wael Karolien

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit budget is bedoeld als onderhoudsondersteuning voor de analytische chemie en zeefdrukinfrastructuur van A-Sense Lab aan UAntwerpen, het omvat HR Raman, potentiostaten, microscopen, SEM-EDX, IC, HPLC, zeefdrukfaciliteiten & ovens enz.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het gebruik en misbruik van drugs blijft verwoestende gevolgen hebben voor de menselijke gezondheid en de samenleving. Mede doordat er recentelijk grote veranderingen hebben plaatsgevonden op de drugsmarkt in Europa, zoals nieuwe psychoactieve stoffen, chemische modificaties en isomerisaties van typische illegale drugs, ontstonden nieuwe analytische uitdagingen. Deze chemicaliën bevatten meerdere componenten of isomeren die specifiek zijn ontworpen om de huidige test ter plaatse en internationale drugswetgeving te omzeilen. Het voorgestelde REVAMP-project heeft het ambitieuze doel om elektrochemische detectie in vloeistofchromatografie (HPLC) te doen herleven. Het doel is de koppeling van een nieuwe elektrochemische detector op basis van een gezeefdrukte elektrode (SPE)-array met HPLC te creëren om voor de eerste keer een mobiel en compact model te ontwikkelen dat ter plaatse drugs kan identificeren met een verhoogde selectiviteit voor isomeren en polydrugdetectie. Het belangrijkste probleem van conventionele elektrochemische detectie (reproduceerbaarheid en polijsten) zal worden aangepakt met behulp van SPE's. Hoewel elektrochemische detectie een uitnodigende benadering is om een gamma aan verbindingen te detecteren, gezien de hoge gevoeligheid (laag/sub-ng/ml), lage kosten en miniaturisatiemogelijkheden, ontbreekt de methodologische koppeling met HPLC en SPE's. Deze strategieën kunnen overigens worden overgedragen naar moleculen zoals antibiotica, fenolen en explosieven.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Breugelmans Tom
• Co-promotor: van Nuijs Alexander
• Mandaathouder: Sleegers Nick

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Enviromics is een multidisciplinair consortium van UAntwerpen-onderzoekers met een focus op milieuwetenschappen en -technologieën. Door impactvolle fundamentele en interdisciplinaire benaderingen in de biologie, (bio) chemie en (bio) engineering biedt het consortium bio-gebaseerde oplossingen voor ecosysteemuitdagingen, door een sterke interactie tussen drie pijlers (i) Milieutoepassingen en natuur-gebaseerde oplossingen, (ii) Detectie en analyse van chemicaliën en milieupollutie en (iii) Microbiële technologie en bio-gebaseerde materialen. Het geheel wordt ondersteund door duurzame productontwikkeling en technologie-assessment. Door een hernieuwde en strakkere focus tekent het ENVIROMICS consortium nu voor een slankere en meer dynamische vorm. Door intensievere samenwerkingen met verschillende belanghebbenden, zowel nationaal als internationaal, wordt de hefboom voor het creëren van verbeterde bedrijfs- en maatschappelijke impact versterkt. Het consortium wordt sterk beheerd door een team van twee hooggeprofileerde onderzoekers samen met een IOF-manager en een projectmanager, beide met duidelijk omschreven taken en in nauw contact met de consortiumleden en de centrale Valorisatie-eenheid van de universiteit. Het consortium heeft een sterke en groeiende IP-positie, voornamelijk op het gebied van milieu/elektrochemische detectie en microbiële probiotica, twee belangrijke punten van het onderzoeks- en toepassingsprogramma. Eén spin-off is gecreëerd in 2017 en er zullen er nog twee in de komende drie jaar worden opgezet. De directe interactie met productontwikkelaars zorgt voor het bereiken van hogere TRL-producten. Naast een groeiend portfolio van industriële contracten, creëren we, waar relevant, een tastbare maatschappelijke impact, inclusief benaderingen van citizen science. Door de sterkere hefboomwerking die wordt gecreëerd door de nieuwe structuur en partnerschappen, zullen we beide met elkaar verweven takken aanzienlijk ontwikkelen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Blust Ronny
• Co-promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Dries Jan
• Co-promotor: Du Bois Els
• Co-promotor: Lebeer Sarah
• Co-promotor: Meire Patrick
• Co-promotor: Meysman Filip
• Co-promotor: Samson Roeland
• Co-promotor: Vandermoere Frederic
• Co-promotor: Vlaeminck Siegfried
• Mandaathouder: Dardenne Freddy

Onderzoeksgroep(en)

• Ecosphere

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Materialen gebaseerd op titaniumdioxide (titania) zijn halfgeleiders met vele verscheiden toepassingen in chemische katalyse, elektrochemische sensortechnologie, voedselindustrie, energieconversie, en vele andere. Een groot deel van de toepassingen zijn gebaseerd op de vorming van een elektron en gat in de titania door absorptie van licht in het UV gebied. Dit beperkt echter heel veel praktische toepassingen, vermits zonlicht maar een beperkte UV inhoud heeft. Gekleurde titania, zoals grijze en zwarte titania, kunnen gevormd worden door thermische, chemische of sonochemische reductiemethoden. Alhoewel deze materialen zichtbaar licht absorberen, spreken studies in de vakliteratuur elkaar tegen over de activiteit van deze gekleurde materialen en de mechanismes die hiertoe leiden. Er is geen consensus over de optimale synthese paden om bepaalde gunstige materiaaleigenschappen te versterken. De grote heterogeniteit van gekleurde titania en hun syntheses gerapporteerd in de vakliteratuur verhindert het opstellen van een correlatie tussen synthese, elektronische structuur en activiteit. In de voorliggende geconcerteerde actie, zullen we de reductiecondities van poreuze titania op een gecontroleerde manier veranderen en tegelijk een veelvoud aan parameters bepalen, elektronenvallen, species die geadsorbeerd zijn aan het oppervlak, bulkdefecten, bandkloof, polymorfen en poriegroottes. We zullen de resultaten ook direct linken aan de specifieke activiteit van deze materialen. Hiertoe zullen we de capaciteit voor fotokatalytische reductie van CO2 meten en de toepasbaarheid van het materiaal als elektrodemateriaal in de elektrochemische detectie van fenolische verbindingen in water. Met deze aanpak, garanderen we dat de resultaten van de verschillende experimenten direct kunnen vergeleken en gecorreleerd worden. Dit zal toelaten om de sleutelfactoren te ontrafelen die de relatie tussen synthese, elektronische en geometrische structuur en activiteit van gekleurde titania bepalen. Deze kennis zal dan vertaald worden in optimale synthesecondities voor de hier bestudeerde toepassingen die belangrijk zijn voor duurzame chemie en ontwikkeling. Het voorliggende project maakt gebruik van de unieke complementaire expertise in de synthese, experimentele en theoretische karakterisatie en toepassingen van titaniumdioxide-gebaseerde materialen aanwezig aan de UAntwerpen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine
• Co-promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Lamoen Dirk
• Co-promotor: Meynen Vera
• Co-promotor: Verbruggen Sammy

Onderzoeksgroep(en)

• Theorie en Spectroscopie van Moleculen en Materialen (TSM²)
• Biofysica en Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Hoge resolutie Raman beeldvorming is een veelzijdige beeldvormingstechniek die gedetailleerde kaarten oplevert over de chemische samenstelling van zowel technische als biologische monsters. De apparatuur in al zijn facetten beschreven in deze aanvraag is nog niet beschikbaar aan UAntwerpen en is sterk complementair bij de high-end chemische analysetechnieken (XRF, XRD, IR, SEM-EDX-WDX, LA-ICP-MS) reeds beschikbaar aan UAntwerpen voor materiaalkarakterisering. Hoge resolutie Raman beeldvorming zal met hoge resolutie de laatste details (structurele vingerafdruk) van het materiaal prijs geven. De Raman-microscoop moet zo veelzijdig mogelijk zijn, om potentiële toekomstige technologische verbeteringen te ondersteunen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Caen Joost
• Co-promotor: Cool Pegie
• Co-promotor: Janssens Koen
• Co-promotor: Meysman Filip
• Co-promotor: Verbruggen Sammy

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Nanomaterials play a key role in modern technology and society, because of their unique physical and chemical characteristics. The synthesis of nanomaterials is maturing but surprisingly little is known about the exact roles that different experimental parameters have in tuning their final properties. It is hereby of crucial importance to understand the connection between these properties and the (three-dimensional) structure or composition of nanomaterials. The proposed consortium will focus on the design and use of nanomaterials in fields as diverse as plasmonics, electrosensing, nanomagnetism and in applications such as art conservation, environment and sustainable energy. In all of these studies, the consortium will integrate (3D) quantitative transmission electron microscopy and X-ray spectroscopy with density functional calculations of the structural stability and optoelectronic properties as well as with accelerated molecular dynamics for chemical reactivity. The major challenge will be to link the different time and length scales of the complementary techniques in order to arrive at a complete understanding of the structure-functionality correlation. Through such knowledge, the design of nanostructures with desired functionalities and the incorporation of such structures in actual applications, such as e.g. highly selective sensing and air purification will become feasible. In addition, the techno-economic and environmental performance will be assessed to support the further development of those applications. Since the ultimate aim of this interdisciplinary consortium is to contribute to the societal impact of nanotechnology, the NanoLab will go beyond the study of simplified test materials and will focus on nanostructures for real-life, cost-effective and environmentally friendly applications.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bals Sara
• Co-promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Janssens Koen
• Co-promotor: Lenaerts Silvia
• Co-promotor: Milosevic Milorad
• Co-promotor: Neyts Erik
• Co-promotor: Van Aert Sandra
• Co-promotor: Van Passel Steven
• Co-promotor: Verbruggen Sammy

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het project omvat twee onderzoekslijnen: 1) de hernieuwde versterking van de onderzoeksgroep Milieuanalyse, en 2) de ontwikkeling van electrochemische sensoren. Beide onderzoekslijnen kunnen met elkaar verbonden worden door de selectie van target moleculen met belang voor het milieu bij het ontwikkelen van electrochemische sensoren. De tweede onderzoekslijn is gebaseerd op de expertise van de kandidaat in het domein van de (bio)electrochemie en heeft betrekking op de ontwikkeling van hoog-selectieve electrodematerialen voor de detectie van chemische verbindingen die ecologisch belangrijk zijn. Omdat verschillende katalysatoren en target moleculen kunnen geselecteerd worden, is het mogelijk om verschillende toepassingen te realiseren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Mandaathouder: De Wael Karolien

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Geïnspireerd door de missie van de EU commissie zet dit project zich in om een grote maatschappelijke uitdaging aan te gaan, namelijk kankerbestrijding. De EU heeft een opvallend doel gesteld voor 2030: meer dan 3 miljoen levens gered, langer en beter leven, een beter begrip van kanker verkrijgen, voorkomen wat te voorkomen is, diagnose en behandeling optimaliseren, de kwaliteit van leven van alle kanker patiënten ondersteunen, en zorgen voor een toegang tot het bovenstaande in heel Europa. Dit project draagt bij tot een (vroege) diagnose en opvolging van de ziekte. Er worden steeds meer biomerkers ontdekt en gevalideerd voor kanker en de nauwkeurige bepaling ervan staat hoog op de prioriteitenlijst, waardoor analytische apparaten nodig zijn die een snelle en accurate analyse met hoge gevoeligheid mogelijk maken. Elektrochemische biochips zijn een handig instrument voor diagnostische systemen vanwege hun inherente hoge gevoeligheid en kosten- en tijdsefficientië. We stellen het gecombineerd gebruik van elektrochemische detectie voor met een door licht geactiveerde technologie voor de specifieke en selectieve foto-elektrochemische detectie van lage concentraties van kankerbiomerkers (e.g. KRAS mutaties). In dit project staat de ontwikkeling van een multiplex detectie van een panel van kankerbiomerkers centraal. Detectie en kwantificatie van de biomerkers zullen worden uitgevoerd in vloeibare biopsieën, om de vertaalslag van labo-omgeving naar een apparaat voor dokters en zelfs patiënten te garanderen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Koljenovic Senada
• Co-promotor: Peeters Marc
• Co-promotor: Van Camp Guy

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Ondersteuning bij het opstellen van een Horizon Europe Cancer Mission onderzoeksvoorstel (PhotoCan) als coördinator: Horizon Europe Cancer Mission Call, Topic No. HORIZON-MISS-2021-CANCER-02-01. Dit projectvoorstel brengt een consortium van ongeveer 15 partners samen, waaronder clinici, product- en softwareontwikkelaars, bio-informatici en Living labs. In het licht van de EU-missie op het gebied van kankerbestrijding, is het uiteindelijke onderzoeksdoel van het PhotoCan-project de ontwikkeling van snelle, goedkope, draagbare en gevoelige prototypen van laboratoriumapparatuur voor de vroege detectie en screening van kanker.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Recente gegevens schatten dat ongeveer 8-10 % van de koppels met vruchtbaarheidsproblemen te kampen heeft, wat betekent dat meer dan 50 miljoen mensen wereldwijd worstelen om zwanger te worden. Een van de belangrijkste redenen waarom koppels moeite hebben om zwanger te worden, is hun onvermogen om de ovulatieperiode van de vrouw nauwkeurig te voorspellen. De kwantificatie en monitoring van vier specifieke vrouwelijke hormonen is inderdaad cruciaal voor de vroege identificatie van onvruchtbaarheid en het opsporen van ziekten die verband houden met hormonale disbalansen (bijv. eierstokkanker). In vergelijking met dure en complexe conventionele methoden en commercieel beschikbare tests die slechts één of twee van de vier belangrijkste hormonen meten, stelt Umay4women (Umay) voor de eerste keer een unieke en betrouwbare kwantificering voor van alle hormonen die betrokken zijn bij de ovulatiecyclus om nauwkeurig het 'vruchtbaarheidsvenster' te bepalen met behulp van niet-invasieve speekselmonsters. De nieuwigheid van dit project is gebaseerd op de combinatie van nanomaterialen, fotosensitizers, op papier gebaseerde microfluïdica en immunoassay-disciplines om een ​​multiarray biosensor te ontwikkelen, die de nadelen van de huidige technieken en bemonsteringsmethoden overwint. Belangrijk is dat de detectiestrategie gebaseerd is op een nieuwe foto-elektrochemische benadering die LED-licht gebruikt om de elektrochemische respons te activeren, waardoor potentiële interferenties worden geëlimineerd en de uitlezing mogelijk wordt gemaakt. Hoewel aanvankelijk gericht op vruchtbaarheidsmonitoring bij vrouwen, hebben de onderliggende technologieën het potentieel om na deze beurs verder te worden uitgebreid voor een breder scala aan toepassingen en eindgebruikers (bijvoorbeeld monitoring van de vruchtbaarheid in de dierindustrie of het volgen van de evolutie van patiënten na behandeling van eierstokkanker).

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Mandaathouder: Canovas Martinez Rocio

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Geïnspireerd door de missie van de EU commissie zet dit project zich in om een grote maatschappelijke uitdaging aan te gaan, namelijk kankerbestrijding. De EU heeft een opvallend doel gesteld voor 2030: meer dan 3 miljoen levens gered, langer en beter leven, een beter begrip van kanker verkrijgen, voorkomen wat te voorkomen is, diagnose en behandeling optimaliseren, de kwaliteit van leven van alle kanker patiënten ondersteunen, en zorgen voor een toegang tot het bovenstaande in heel Europa. Dit project draagt bij tot een (vroege) diagnose en opvolging van de ziekte. Er worden steeds meer biomerkers ontdekt en gevalideerd voor kanker en de nauwkeurige bepaling ervan staat hoog op de prioriteitenlijst, waardoor analytische apparaten nodig zijn die een snelle en accurate analyse met hoge gevoeligheid mogelijk maken. Elektrochemische biochips zijn een handig instrument voor diagnostische systemen vanwege hun inherente hoge gevoeligheid en kosten- en tijdsefficientië. We stellen het gecombineerd gebruik van elektrochemische detectie voor met een door licht geactiveerde technologie voor de specifieke en selectieve foto-elektrochemische detectie van lage concentraties van kankerbiomerkers (e.g. KRAS mutaties), waardoor ook een panel van kankerbiomerkers kan worden opgespoord. Detectie en kwantificatie van de biomerkers zullen worden uitgevoerd in en vloeibare biopsieën, om de vertaalslag van labo-omgeving naar een apparaat voor dokters en zelfs patiënten te garanderen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Pauwels Patrick
• Co-promotor: Peeters Marc
• Co-promotor: Van Camp Guy

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Fenolverbindingen worden massaal gebruikt in verschillende industrieën (bijvoorbeeld de farmaceutische industrie, de olie-industrie, de papier- en de plasticindustrie), waarbij de wereldwijde vraag naar fenol is gestegen tot 13,5 miljoen ton in 2020. Rekening houdend met de hardnekkige aard van fenol en de bedreigingen die zij vormen voor de menselijke gezondheid en de aquatische biota, is er een groeiende behoefte om fenolverbindingen op te sporen in (afval)water in relevante concentraties (sub ppb), voor een betere controle van de waterverontreiniging. In de literatuur zijn verschillende biosensoren op basis van enzymen gerapporteerd voor de detectie van fenol, waarvan de meeste gebaseerd zijn op het gebruik van HRP, wat uitdagingen met betrekking tot stabiliteit met zich meebrengt. Het doel van dit project is dan ook om een innovatief hybride materiaal te construeren voor foto-elektrokatalytische (PEC) detectie van fenolverontreinigingen. De kandidaat van het doctoraatsproject, Shahid Ullah Khan, heeft een originele methode ontwikkeld om de fotokatalytische activiteit van type II fotosensitizers (PS) te testen om de impact van plasmonische nanodeeltjes (NPs) op de fotosensibiliseringsactiviteiten te karakteriseren. Hij bestudeerde ook het PEC-gedrag van type II PS op verschillende TiO2-ondersteunende materialen. In dit DOCPRO1 project, dat de laatste fase van het doctoraat van Shahid behelst, zal hij zijn inspanningen voortzetten om de gevoeligheid (sub ppb-bereik) van deze strategie te verbeteren via het gebruik van innovatieve hybride materialen bestaande uit een PS en plasmonische NPs. Naast de PEC sensing-toepassing zal dit hybride materiaal nuttig zijn in een bredere context zoals energieconversie en de behandeling van vervuilende stoffen. De doctoraatsstudent wordt momenteel aangesteld op een ERANET-RUSPLUS-project met een looptijd van drie jaar. Er is geen financiering voor het huidige onderwerp, foto-elektrochemische detectie gestimuleerd door nanomaterialen, beschikbaar voor een vierde jaar.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Mandaathouder: Khan Shahid Ullah

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Onlangs is een geheel nieuw type bacterie ontdekt dat hoge elektrische stromen over centimeters lange afstanden kan geleiden via lange, dunne vezels die in het celomhulsel zijn ingebed. Recente studies tonen aan dat deze vezels buitengewone elektrische eigenschappen bezitten, waaronder een elektrisch geleidingsvermogen dat dat van alle bekende biologische materialen met ordes van grootte overtreft. De ambitie van dit project is om het technologische potentieel van dit nieuw ontdekte biomateriaal te onderzoeken. Daartoe zullen we onderzoeken of en hoe de vezelstructuren van kabelbacteriën kunnen worden gebruikt als componenten in een nieuwe generatie van biocompatibele en biologisch afbreekbare elektronische apparaten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Co-promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Geelhoed Jeanine

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Deze SEP-subsidie zal worden gebruikt om een nieuw detectie platform te introduceren op basis van het gebruik van singlet zuurstof (1O2). Dit onderwerp behelsde een eerste ERC CoG-aanvraag in 2020 (tweede ronde), en geeft recht op een herindiening. We zullen de kracht van 1O2-chemie verbinden met de duurzaamheid van elektrochemie om een doorbraak te realiseren in robuuste, selectieve en gevoelige (bio) sensortechnologieën. Het gebruik van 1O2 voor elektroanalyse is een nieuw onderzoeksveld zonder inzicht in de onderliggende principes van dit nieuwe paradigma. De belangrijkste fundamentele onderzoeksvraag is "Hoe draagt 1O2, gegenereerd door oplosbare fotogevoelige materialen of geïmmobiliseerd op een (half) geleidend oppervlak, bij tot een foto-elektrochemische respons? Wat als quenchers, doelmoleculen of op bio-gebaseerde fotogevoelige componenten aanwezig zijn? ". Dit project zal de weg effenen voor het creëren van kostenefficiënte, ultragevoelige elektrochemische biosensoren voor monitoring ter plaatse en medische analyses. Het opent een geheel nieuw onderzoeksgebied op basis van 1O2-redoxchemie, dat verder gaat dan detectietoepassingen, zoals metaalvrije elektrochemische fotokatalyse, en de creatie van efficiëntere materialen voor waterzuivering en lichtenergie-omzetting.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Therapeutische drug monitoring (TDM) heeft het potentieel om de zorg voor de patiënt te verbeteren en de lasten voor de gezondheidszorg drastisch te verminderen. Toch moeten draagbare toestellen de klinische toepassing van TDM nog doorbreken. Vandaag vertrouwen de huidige TDM methodes op ingebouwde sensoren in katheters of op veneuze bloedafname die in gecentraliseerde laboratoria wordt geanalyseerd. Daarom is er een onvervulde behoefte aan niet-invasieve en real-time monitoring van therapeutische geneesmiddelen om de geïndividualiseerde dosis-respons eigenschappen van geneesmiddelen. Therasen zal innovatieve, closed-loop sensor- en toedieningsapparaten op basis van micronaalden (MN) ontwikkeling met als doel een patiënt-specifieke therapie. Therasen richt zich op: (i) betaalbare en schaalbare microfabricagemethoden voor MN-patches, (ii) functionalisering van MN-elektroden met nanomaterialen en polymeren voor de monitoring van therapeutische niveaus van methotrexaat en esketamine in de interstitiële vloeistof van de huid, (iii) ontwikkeling van MN-medicijnafgiftesystemen; en (iv) validatiemethoden van het gesloten-lus MN-apparaat (integratie van elektrochemische sensor en geneesmiddelafgiftesysteem).

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Mandaathouder: Parrilla Pons Marc

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Deze SEP grant wordt aangewend om een multi-analytische aanpak en de inzetbaarheid van elektrochemie aangevuld met FTIR-spectroscopie in de analyse van de reactiviteit van met name historisch pigmentonderzoek verder uit te bouwen. Elektrochemie onderzoekt de reacties die plaatsvinden op het grensvlak van de elektrode en de oplossing met hoge selectiviteit en sensitiviteit. Degraderende pigmenten veranderen doorgaans van oxidatietoestand (redoxreactie), veroorzaakt door verschillende factoren (bijv. omgeving of chemische samenstelling). Deze factoren kunnen worden gereproduceerd en gecontroleerd via elektrochemie en diverse andere analytische technieken, waardoor de gerelateerde redoxreacties kunnen worden geïdentificeerd. FTIR-spectroscopie biedt aanvullende informatie over de moleculaire veranderingen en helpt zo de afbraakmechanismen van de pigmenten te identificeren. Dit project kadert in een internationale samenwerking waarin wordt beoogd om de interactie tussen de verschillende aspecten van diagnose (voor cultureel erfgoed objecten) te bevorderen en de kloof te overbruggen tussen "micro" puntsgewijze analysemethoden en "macro" globale technieken. Het betreft een gezamenlijke inspanning om analytische methoden te optimaliseren en complementair uit te breiden over een breed scala aan culturele erfgoedobjecten. Het specifieke onderzoeksdoel van de SEP-experimenten is om de specifieke merkers van gedegradeerde lakes te detecteren om zo informatie te verkrijgen over het afbraakmechanisme van het pigment en de structuur van de resulterende producten. Voorbeelden van olieverfschilderijen van Van Gogh die problemen met verkleuring in de rode gebieden laten zien, zullen worden bestudeerd, samen met mock-ups van de pure lakes en mengsels met andere pigmenten en bindmiddelen die versnelde veroudering en natuurlijke veroudering combineren. Experimenten zullen worden uitgevoerd door middel van optische microscopie en FTIR-microscopie gekoppeld aan complementaire technieken (zoals fotoluminescentie en SEM-EDX). Die experimenten zullen worden aangevuld met elektrochemische experimenten om de afbraakprocessen van het materiaal te onderzoeken. Geranium lakes zullen worden gekenmerkt door cyclische voltammetrie en / of differentiële pulsvoltammetrie. Om een volledig begrip van het elektrochemische gedrag te verzekeren, zullen precursor experimenten worden ingesloten. De verwachte resultaten van dit project zijn: I) karakteriseren van de reactiviteit van geranium lakes, waardoor een diepere fundamentele kennis ontstaat in de chemische aard van deze verbindingen, II) specifieke beschermingsstrategieën ontwikkelen voor het schilderen van lagen toegepast in historische objecten die bijdragen aan een betere behoud van het cultureel erfgoed en III) een nieuwe ITN aanvraag voorbereiden als partner, met inclusief vermelding van de resultaten van bovenstaande experimenten om de multi-analytische benaderingen te versterken, centraal in de aanvraag. Een postdoctoraal medewerker wordt op dit project aangesteld, tevens om te exploreren welke Europese initiatieven in dit kader kunnen worden opgezet.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Onlangs zijn lange filamenteuze bacteriën ontdekt in mariene sedimenten, die in staat zijn om elektriciteit te genereren. Deze zogenaamde "kabelbacteriën" hebben een nieuw mechanisme ontwikkeld voor het genereren van elektrische stromen, en transporteren electronen over een lengte van centimeters, wat duizend maal verder is dan tot nu toe bekend voor bacteriën. Kabelbacteriën zijn multicellulair en bezitten een uniek energiemetabolisme, waarbij elektronen van cel naar cel worden doorgegeven langs een keten van 10.000 cellen. Deze biologische innovatie biedt hen een concurrentievoordeel om te overleven in de zeebodemomgeving. Microbieel lange-afstands-elektron-transport is een disruptieve ontdekking, zowel in termen van nieuwe biologie als potentiële nieuwe technologie. Het vermogen van kabelbacteriën om elektronen over centimeters afstanden te transporteren, impliceert dat biologische evolutie op de een of andere manier een sterk geleidende, organische structuur moet hebben ontwikkeld. Als deze geleidende structuur op een of andere manier op een of andere manier technologisch kan worden aangewend, kan dit de weg banen voor geheel nieuwe materialen en toepassingen in bio-elektronica. Om de verstrekkende gevolgen van lange-afstands-elektron-transport beter te begrijpen, moeten we beter begrijpen hoe het fenomeen werkt. Hier staat de wetenschap voor een belangrijke uitdaging: het blijft een raadsel hoe elektronen worden getransporteerd door een kabelbacterie. Daarom zijn de belangrijkste doelstellingen van dit project (1) het bepalen van de geleidende structuren alsook het mechanisme verantwoordelijk voor lange-afstands-elektron-transport en (2) het karakteriseren van hun fysieke structuur, chemische samenstelling en elektrische eigenschappen van de geleidende structuur. De fundamentele pijler van dit project zijn recent verworven gegevens waaruit blijkt dat kabelbacteriën op elektroden kunnen worden aangesloten en waaruit blijkt dat de celwand van kabelbacteriën sterk geleidende structuren bevat.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Co-promotor: De Wael Karolien

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Drugsmisbruik blijft een mondiaal gezondheids- en sociaaleconomische probleem. Het is tevens één van de Sustainable Development Goals van de Verenigde Naties (SDG 3). Binnen SDG 3.5 is het doel "Strengthen the prevention and treatment of substance abuse, including narcotic drug abuse and harmful use of alcohol". Meer specifiek erkent de SDG 3d de noodzaak om de capaciteit van alle landen, voornamelijk ontwikkelingslanden, te versterken op niveau van vroegtijdige waarschuwing, risicovermindering en beheer van nationale en mondiale gezondheidsrisico's. De belangrijkste uitdaging voor vroegtijdige waarschuwing, risicovermindering en het beheer van middelenmisbruik is vroegtijdige en nauwkeurige detectie. Elektrochemische technieken maken integratie mogelijk in draagbare apparaten voor snelle detectie van drugs en alcohol. De fuel cell gebaseerde adem alcoholsensor (FCBrAS) is nog steeds gebaseerd op dure en oude technologie van de jaren 70 (gebruik van grote hoeveelheid platina elektrokatalysator), en dat ondanks de vooruitgang in elektrochemisch materialen onderzoek en nanotechnologie. Het doel van dit project is om hiaten in kennis over elektrochemie van metabolieten van illegale drugs en alcoholen te overbruggen, innovatie te brengen in FCBrAS sensing om het gebruik van dure edelmetalen te verminderen en selectiviteit en gevoeligheid van detecties in biologische vloeistoffen te verbeteren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: van Nuijs Alexander

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Radicale prostatectomie is momenteel de meest gebruikte curatieve procedure bij de behandeling van gelokaliseerde prostaatkanker (PCa). Bij 30-50% van de behandelde patiënten neemt het prostaatspecifieke antigeen (PSA) echter toe na de operatie, wat betekent dat de kanker zich verder verspreid. De stijging van PSA is te wijten aan onnauwkeurigheid van de bepaling voor de operatie, wat suggereert dat patiënten al een verre, niet-waarneembare vorm van de ziekte hadden. Een ander probleem is dat een verhoogd serum-PSA niet specifiek is voor kwaadaardige prostaataandoeningen, het kan aldus geen onderscheid maken tussen indolente tumoren of diegenen die levensbedreigend zijn / zullen worden. Fatale kanker is meestal het gevolg van een metastatische ziekte, maar histopathologisch onderzoek van het biopt of traditionele beeldvormingsmethoden kunnen de vroeg verspreide circulerende biologische informatie niet detecteren, wat de noodzaak van benaderingen die biomarkers van kanker in een vroeg stadium kunnen detecteren aantoont. Circulerende hoeveelheden niet-coderend microRNA (miRNA) hebben een biologische impact en worden klinisch geassocieerd met kanker en worden nu gezien als een nieuwe klasse van biomarkers die een vroegere en nauwkeurigere diagnose mogelijk zullen maken. Het doel van INFORM is om een ​​innovatieve elektrochemische multiplex-biosensor te ontwikkelen voor detectie en kwantificering van een panel van klinisch relevante circulerende miRNA's bij tussenrisico-PCa-patiënten die worden onderworpen aan mogelijk curatieve chirurgie. Door te focussen op de ontwikkeling, optimalisatie en validatie van een biosensor voor miRNA-profilering in PCa, zal discriminatie van patiënten met lokale ziekte van degenen met meer geavanceerde PCa mogelijk zijn. De biosensor zal vertrouwen op de selectiviteit van sandwich testen en op de gevoeligheid van de foto-elektrochemische detectie voor het kwantificeren, op sub-FM-niveau, van circulerende miRNA's die geassocieerd zijn met PCa. De kwantificering van deze tot overexpressie gebrachte miRNA's zal leiden tot een beter algehele behandeling van de ziekte en een beter onderbouwde beslissing van de arts mogelijk maken.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Mandaathouder: De Almeida Campos Rui

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De handel in en het gebruik van illegale drugs vormen een ernstige bedreiging voor het welzijn van de samenleving, met een grote impact op gezondheid, economie en politiek. België speelt een centrale rol in de drugsproblematiek van Europa als land met de grootste hoeveelheid inbeslaggenomen cocaïne en als één van de belangrijkste producenten van amfetamine en MDMA. Om lading, bagage en mensen efficiënt te kunnen controleren op de aanwezigheid van illegale drugs hebben douanes en ordediensten behoefte aan snelle en selectieve tests om verdachte poeders ter plaatse te kunnen screenen alvorens het staal naar het labo te sturen voor een dure en tijdrovende analyse. De momenteel veelgebruikte kleurtesten zijn weinig betrouwbaar, wat resulteert in veel vals positieve en vals negatieve resultaten. Daarom wil ik een draagbaar elektrochemisch toestel ontwikkelen voor snelle, goedkope en zeer accurate én simultane detectie van illegale drugs ter plaatse. In de voorgestelde strategie zetten chemometrische algoritmes de ruwe elektrochemische signalen om in een makkelijk te interpreteren resultaat op een smartphone voor gebruikers zonder wetenschappelijke achtergrond. De inzichten die worden verworven bij de ontwikkeling van deze sensor zullen een brede impact hebben aangezien de toepassing op drugs kan uitgebreid worden naar andere gebruikers dan ordediensten, zoals spoedartsen. Tevens kan de strategie uitgebreid worden naar andere analieten, zoals antibiotica.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Mandaathouder: Schram Jonas

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De hoeveelheid geproduceerde chemicaliën neemt elk jaar toe, wat resulteert in een grotere hoeveelheid aan hormoon verstorende chemicaliën zoals fenolen (12 miljoen ton, in 2016). Deze fenolen worden o.a. gebruikt in de productie van kunststoffen, harsen en antibiotica. Deze chemicaliën komen in het water terecht met zeer schadelijke gevolgen voor de gezondheid van mensen en dieren. Hoewel er inspanningen zijn gedaan om het bewustzijn van de toxiciteit van deze verontreinigingen te vergroten, is er nog steeds geen strikte regulering voor fenolen. Daarom is er sterke behoefte aan screeningtechnieken om deze fenolen te controleren en om commerciële testkits te overtreffen die een een lange meettijd hebben en niet-selectief en -gevoelig genoeg zijn. Daarom is mijn doel het ontwikkelen van een zeer gevoelige en zeer selectieve mobiele elektrosensor voor de detectie van fenolen in industrieel afvalwater, gebaseerd op een combinatie van fotoelectrochemie en voltammetrie. Bovendien is de mobile sensor snel, goedkoop, eenvoudig te gebruiken en kunnen de resultaten gemakkelijk worden geïnterpreteerd door niet-opgeleid personeel a.d.h.v een app op een smartphone samen met een draadloze potentiostaat.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Mandaathouder: Barich Hanan

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Naar schatting wordt er jaarlijks 5,5 miljoen ton aan kunststofafval gecreëerd in onderzoekslabo's. Het verminderen van het aantal consumables in de chemiesector heeft een grote impact op het verkleinen van deze afvalberg. Momenteel worden lab consumables vaak slechts eenmaal gebruikt en vervolgens weggegooid als gevaarlijk afval. Dit project heeft als doel om de chemiesector te ondersteunen in hun transitie naar een circulaire economie, wat één van de pijlers is van Essenscia, de federatie van de chemie en life sciences. In deze transitie is het doel om te streven naar afvalvrijeontwerpen. Het project heeft daarom als doel een theoretisch kader op te stellen over hoe men kan omgaan met de variabelen die een invloed zullen hebben op het ontwerp. Het ultieme doel hierbij is het vervangen van consumables door producten van lange levensduur. Identificatie, impact en relatie van de (i) materiaal-, (ii) vormgevings-, (iii) gebruiks- en (iv) contextvariabelen zal de voorname focus zijn, deze zullen respectievelijk gebruikt worden om het onderzoek te structureren. In een eerste fase zal een brede exploratie worden uitgevoerd, hiervoor hebben reeds zes onderzoeksgroepen zich bereid gesteld om mee te werken. In de volgende fasen zal de focus telkens op één van de variabelen liggen, dit in de vooraf vastgelegde volgorde. De resultaten van deze focussen zullen op elkaar verder bouwen en leiden tot een complete theorie waarin alle variabelen omvat zitten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Du Bois Els
• Mandaathouder: Van Loon Joren

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Rifampicine (RIF) is een essentieel antibioticum afkomstig van de rifamycine groep, geïntroduceerd voor menselijk gebruik ongeveer een halve eeuw geleden. Het intensieve gebruik van antibiotica, waaronder RIF, resulteert in een continue afgifte van de geneesmiddelen en hun metabolieten in de omgeving. Dit leidt tot de ontwikkeling van resistente genen en bacteriën wat de behandeling van een aantal infecties in gevaar brengt. Naast de nadelige effecten van de aanwezigheid van RIF in het milieu en het probleem van antibiotica resistentie in het algemeen, is er behoefte aan medicijnanalyse tijdens verschillende stadia van de farmaceutische ontwikkeling ervan. Meer specifiek gaat het om analytisch onderzoek van farmaceutische bulkmaterialen, farmaceutische formuleringen of kwaliteitscontrole met betrekking tot onzuiverheden en afbraakproducten. Om alle deze redenen is het gewenst om RIF-niveaus in biologische, farmaceutische en milieumonsters te bepalen. Het doel van dit project is de ontwikkeling van een robuuste, gevoelige en selectieve foto-elektrochemische methode voor RIF-detectie, in milieu- en farmaceutische monsters, met gebruik van elektroden gemodificeerd met een innovatief hybride materiaal op basis van een fotogevoelig materiaal. In een eerste fase van het project zal de foto-elektrochemische detectie van RIF geoptimaliseerd worden in klassieke bufferoplossingen (verschillende elektrochemische parameters, concentraties fotogevoelig materiaal, pHs). Hierna zal de detectie uitgevoerd worden in een reële matrices. Tot slot zal verkend worden of de foto-elektrochemische detectie bevorderd kan worden door het gebruik van plasmon deeltjes.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Mandaathouder: Blidar Adrian

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Door robuuste sensortechnologieën te combineren met de inherente voordelen van elektrochemische strategieën, nanomoleculair geprinte polymeren en data-analyse, zal BorderSens een zeer nauwkeurige selectieve detectie van sporen van illegale drugs en precursoren toelaten. Omdat grenzen belangrijke poorten zijn voor de toegang tot illegale drugs en hun precursoren, staan ​​douane- en grenscontroleautoriteiten voor uitdagingen om dergelijke gevaarlijke stoffen te detecteren en de maatschappij te beschermen. De belangrijkste uitdagingen van de huidige on-site methoden om illegale drugs en precursoren te detecteren, zijn lage nauwkeurigheid, in het geval van kleurtests, en hoge kosten en lage draagbaarheid, in het geval van spectroscopische tests. In het licht van de dringende behoefte aan betere drugstestsystemen aan de EU-grenzen, is het uiteindelijke onderzoeksdoel van BorderSens het ontwikkelen van een draagbaar, draadloos enkelvoudig prototype-apparaat met de mogelijkheid om snel te testen op verschillende soorten drugs, precursoren en versnijdingsmiddelen, met uitstekende nauwkeurigheid en minder valse positieven en valse negatieven. BorderSens zal de innovatieve technologische oplossingen demonstreren op zeven demonstratiesites aan de EU-grenzen met eindgebruikers en zorgen voor exploitatieplannen die een grote impact garanderen. BorderSens brengt universiteiten, een grote fabrikant van elektrochemische sensoren, een gespecialiseerde KMO, tien eindgebruikers, oa forensische instituten, politiediensten en grensautoriteiten, en een hoogwaardige externe adviesraad samen om een ​​uitstekend wetenschappelijk-technisch perspectief en een eenvoudige exploitatieroute te bieden, met gunstige impact op de veiligheid van EU-burgers.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Du Bois Els

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In dit VLAIO innovatie mandaat zal het spin off traject voor de ontwikkeling van elektrochemische sensor applicaties worden verkend. In eerste instantie zullen de acties focussen op de detectie van illegale drugs met cocaïne als eerste toepassing.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Dardenne Freddy
• Mandaathouder: Daems Devin

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Detectie en identificatie van illegale drugs is een belangrijke taak voor zowel politie- als douaneautoriteiten, met name om drugshandel en -consumptie in onze samenleving te voorkomen. Een accurate test is cruciaal om dit proces te ondersteunen. Binnen de AXES-onderzoeksgroep aan UAntwerpen werd een nieuwe methode ontwikkeld om een snelle en accurate detectie van cocaïne kosteffectief te bewerkstelligen, met behulp van een elektrochemische sensor. Hierdoor worden de beperkingen van bestaande tests aangepakt (d.w.z. interpretatiegevoeligheid, valse positieven / negatieven en omgevingsinvloeden). De ontwikkelde techniek is momenteel operationeel in een laboratoriumomgeving, maar moet worden aangepast en vertaald om effectief te zijn op locatie. Om deze reden wordt in deze fase van het onderzoek geconcentreerd op de ontwikkeling van een software om de wetenschappelijke gegevens te vertalen in een eenvoudige uitlezing voor niet-experts. Tevens gaat dit samen met de uitwerking van een valorisatieplan, waarin product/consumable en software geïntegreerd worden in het finale product, zodoende dit zo dicht mogelijk bij de markt te brengen. Daarom streven we binnen het huidige project naar (1) de ontwikkeling van methoden voor gegevensverwerking en -analyse die de nauwkeurigheid opvallend verbeteren, (2) het testen van het uiteindelijke draagbare prototype door middel van verificatie bij toekomstige eindgebruikers, dat alles (3) gestoeld op een gedegen valorisatieplan. Er dient benadrukt dat de reikwijdte van de gegevensanalyse breder is dan alleen de detectie van illegale drugs. De ontwikkelde methoden voor dataverwerking en analyse zullen in de toekomst tevens worden gebruikt voor de interpretatie van de voltammetrische vingerafdrukken van andere doelmoleculen zoals antibiotica.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Scheunders Paul

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De on-site en zeer selectieve detectie van cocaïne en andere belangrijke doelanalyten zoals antibioticaresiduen in afvalwater blijft een uitdagend onderzoeksgebied. In dit project wensen we analytische detectiesystemen die korte DNA-sequenties gebruiken voor selectieve herkenning van interessante moleculen - aptameren genaamd - gevolgd door het genereren van elektrische signalen na binding beter te begrijpen en uiteindelijk te verbeteren. Om dit te bereiken zullen we eerst de fundamentele aspecten bestuderen aangaande de invloed van structuur en flexibiliteit van aptameren op bindend en elektrochemisch signaal. Dit wordt verder in kaart gebracht met behulp van computermodellering, NMR-spectroscopie en ITC-metingen. Na het verkrijgen van structurele kennis, streven we ernaar om de aptameren met hoge affiniteit chemisch te stabiliseren door introductie van chemisch gemodificeerde bouwstenen in de aptameer nucleïnezuursequentie. De aldus in de aptamer geïntroduceerde additionele functionele groepen zouden het mogelijk moeten maken om de stabiliteit van de gevouwen ligand-bindingstoestand van het aptameer te verbeteren. Op deze manier hopen we bij te dragen aan de ontwikkeling van meer robuuste apasensoren. Dit moet uiteindelijk en op de lange termijn leiden tot verbeterde, robuuste, eenvoudige en mobiele apparaten die ter plaatse kunnen worden ingezet in verschillende toepassingsgebieden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Recent zijn lange filamenteuze "kabel bacteriën" ontdekt, die elektrische stromen over centimeters afstand kunnen geleiden. Dit vergroot de afstand van microbieel elektron transport met drie grootte ordes, en impliceert dat biologische evolutie een zeer geleidende organische structuur heeft aangemaakt. Dit is opvallend daar alle bekende biologische materialen zeer slechte geleiders zijn. Een recente doorbraak zorgt ervoor dat kabelbacterien kunnen verbonden worden met elektrodes, zodat de elektrische stroom kan gemeten worden. Het belangrijke doel van dit project is om de structuur en chemische samenstelling van de geleidende structuren in kabelbacterien te beschrijven, en zodoende een beter inzicht te krijgen in het mechanisme van elektron transport en de elektrische eigenschappen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Co-promotor: De Wael Karolien

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De meeste boerderijen en industrieën vertrouwen op de microbiële remmingstesten als screeningsinstrument voor een reeks aan antibiotica omdat het intuïtief en ook eenvoudig genoeg is om door niet-specialisten buiten laboratoria gebruikt te worden. Helaas, het heeft nadelen zoals lange analysetijd en problemen met betrekking tot gevoeligheid. Om de screeningstest te verbeteren, introduceren we het baanbrekende idee om kosteneffectieve en gevoelige amperometrische sensoren te combineren met bacteriële inhibitietests. Onze methode zal de risico's voor de volksgezondheid en operationele kosten voor industrieën verlagen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Vandenheuvel Dieter
• Co-promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Lebeer Sarah

Onderzoeksgroep(en)

• Milieu Ecologie en Toegepaste Microbiologie (ENdEMIC)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Recente ontwikkelingen in het verlengen van het lichtabsorptiebereik van titania (TiO2) in het zichtbare gebied heeft geresulteerd in een nieuw materiaal, d.w.z. zwart TiO2 met een bandgap van ongeveer 1,5 eV. Zwart TiO2 is een veelbelovende kandidaat voor foto- (elektro) katalyse onder bijna-infraroodlicht vanwege de smalle bandgap en de verbeterde elektronische geleidbaarheid, waaraan slechts beperkte aandacht is besteed om het te gebruiken als foto-elektrochemische sensor. Het gebruik van foto-elektrokatalysatoren in stationaire elektrochemische systemen wordt vaak geconfronteerd met vergiftigingsverschijnselen als gevolg van het gegenereerde product dat de elektrochemische detectie ernstig beïnvloedt. Om de recycleerbaarheid van de foto-elektrokatalysator te verbeteren, is een flow photo-elektrochemische cel de beste keuze vanwege de voortgezette beweging van een drageroplossing naar het elektrodeoppervlak. De combinatie van een stroomcel en een elektrochemische opstelling integreert het voordeel van twee systemen zoals hoge-massadiffusie en veel lagere hoeveelheid monstervereisten, terwijl sterke signalen en een hoge detectiegevoeligheid worden gegarandeerd. De kerngedachte dit project is het synthetiseren en exploiteren van zwart(gereduceerde) titaniumoxide als een zeer zichtbaar lichtgevoelig materiaal in een stroomanalyse-opstelling om polyfenolen te detecteren via foto-elektrochemie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Breugelmans Tom
• Co-promotor: Meynen Vera
• Mandaathouder: Rahemi Vanousheh

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het detecteren en identificeren van illegale drugs is een belangrijke taak van politie en douane om zo de verdere verspreiding ervan in onze maatschappij te voorkomen. Een optimale test is cruciaal om dit proces te ondersteunen. Binnen de onderzoeksgroep AXES werd een nieuwe methode ontwikkeld om een snelle detectie van cocaïne uit te voeren aan een lage kostprijs en met behulp van een elektrochemische sensor. Hiermee wordt tegemoet gekomen aan de beperkingen van de huidige testen (i.e. interpretatie gevoeligheid, valse positieven/negatieven en omgevingsinvloeden). De ontwikkelde techniek werkt momenteel zeer goed in een labosetting maar moet nog verschaald en vertaald worden naar een werkbare methode inzetbaar op locatie. Momenteel worden ook optimalisaties gedaan om ook andere drugs te detecteren. Met dit POC project willen we resulteren in een gebruiksvriendelijk en draagbaar apparaat dat gebruikt kan worden door douane, politie en andere gebruikers zonder wetenschappelijke voorkennis. Door gebruik te maken van methodes uit Productontwikkeling vertalen we de huidig labo opstelling naar een bruikbaar product om ter plaatse (in weer en wind, met handschoenen, zonder tafel, …) een betrouwbare test te kunnen uitvoeren. Het resultaat van dit project is een gedetailleerd productontwerp dat getest werd door en voldoet aan de eisen van de toekomstige eindgebruiker nl. douane en politie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Du Bois Els

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het hoofddoel van het PLASMON-ELECTROLIGHT-project is het ontwikkelen van een efficiënte detectiestrategie voor de bepaling van geneesmiddelen. De detectietechniek zal worden ontwikkeld op basis van een originele foto-elektrochemische detectiestrategie die wordt versterkt door gebruik van geavanceerde fotogevoelige materialen, plasmonische structuren en affiniteitsherkenning. De fotoactieve hybride materialen moeten zorgvuldig worden ontworpen door een rationele keuze van fotogevoelige materialen en metallische nanostructuren, theoretische modellering en experimentele correlaties. Vervolgens worden de materialen gecombineerd met bio-herkenningselementen en gebruikt als foto-elektrochemische sensor. Onze doelstellingen omvatten tevens een beter begrip van het mechanisme voor plasmonische verbetering van de activiteit van fotogevoelige materialen. Dit project zal bijdragen aan verschillende gebieden van sensor ontwikkeling, materiaalwetenschappen en energieconversie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Lenaerts Silvia
• Co-promotor: Verbruggen Sammy

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Door het combineren van robuuste sensor technologieën met de voordelen van elektrochemische strategieën, nanomaterialen en data analyse wenst BorderSens lage concentraties illegale drugs en precursoren te detecteren op accurate wijze. Met grenzen als belangrijke toegangspoorten voor illegale drugs en hun precursoren, worden douanediensten en grenscontroleautoriteiten geconfronteerd met uitdagingen om dergelijke gevaarlijke stoffen te detecteren en zodoende de veiligheid te garanderen. De belangrijkste uitdagingen van de huidige on-site-methoden om illegale drugs en precursoren te detecteren zijn lage nauwkeurigheid in het geval van kleurtesten, hoge kosten en geringe draagbaarheid in het geval van spectroscopische tests. In het licht hiervan is het ultieme doel van BorderSens de ontwikkeling van een draagbaar, draadloos apparaat dat over de mogelijkheid beschikt om snel te testen op verschillende soorten drugs, precursoren en versnijdingsmiddelen, met een uitstekende nauwkeurigheid en een verminderd aantal valse positieven en valse negatieven. BorderSens zal demonstraties van de innovatieve technologische oplossingen organiseren op zeven sites aan de EU-grenzen. BorderSens brengt universiteiten samen, een grote fabrikant van elektrochemische sensoren, een gespecialiseerd SME, tien eindgebruikers oa forensische instituten, politiediensten en grensautoriteiten, en externe adviesraad, en dat om een ​​uitstekend wetenschappelijk-technisch perspectief en een eenvoudige exploitatie te bieden, met grote impact op de veiligheid van EU-burgers.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit Hercules-voorstel omvat de installatie van zeefdrukfaciliteiten. Zeefdrukfaciliteiten stellen UAntwerpen in staat om te pionierswerk uit te voeren in het gebied van elektronica, sensoren en fotokatalyse door (1) ontwikkeling van unieke (foto) sensoren / detectoren (bijv. elektrochemische sensoren, fotovoltaïsche cellen, fotokatalyse) door printen van (half) geleidende materialen op substraten, (2) onderdelen van modules Internet of Things te ontwerpen met meer flexibiliteit. Dit laat toe om tegelijkertijd een uniek valorisatiepotentieel en IP-positie te creëren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Caen Joost
• Co-promotor: Cool Pegie
• Co-promotor: Janssens Koen
• Co-promotor: Meysman Filip
• Co-promotor: Samson Roeland
• Co-promotor: Steckel Jan
• Co-promotor: Verbruggen Sammy
• Co-promotor: Weyn Maarten

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Fysische en functionele interacties tussen biomoleculen spelen een doorslaggevende rol in alle aspecten van de humane fysio- en pathologie. Een beter inzicht in deze biomoleculaire interacties zou ons begrip van ziekten zoals kanker, metabole en neurodegeneratieve aandoeningen verbreden. Aan de UAntwerpen, hebben 7 onderzoeksgroepen de handen in mekaar geslagen om een Biomoleculair Interactie Platform (BIP) te bekomen, cruciaal voor het meten van deze interacties. Met een BIP kunnen bindingsaffiniteiten nauwkeurig worden bepaald tussen elk type molecule, van ionen en kleine moleculen tot hoogmoleculair gewicht en multi-eiwit complexen. Met een BIP kunnen ook off-targets worden gedetecteerd, tegenwoordig onmisbaar in het geneesmiddelenonderzoek. Toegang tot een BIP zou de lopende onderzoeksprojecten een belangrijke ondersteuning bieden en de impact van de bevindingen vergroten. Aangezien het meten van biomoleculaire interacties sterk afhangt van de methodologie, is het aangeraden om steeds te meten met verschillende technieken en vervolgens te optimaliseren met de meeste geschikte techniek. Daarom vraagt het consortium een BIP aan, bestaande uit verschillende complementaire toestellen die elk biomoleculaire interacties meten op basis van verschillende fysische principes. Het reeds aanwezige Isothermale Titratie Calorimetrie toestel zal worden uitgebreid met 2 complementaire state-of-the-art technieken: MicroScale Thermophoresis en Grating-Coupled waveguide Interferometrie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Meester Ingrid
• Co-promotor: Delputte Peter
• Co-promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Dewilde Sylvia
• Co-promotor: De Winter Hans
• Co-promotor: Kooy Frank
• Co-promotor: Lambeir Anne-Marie
• Co-promotor: Maudsley Stuart
• Co-promotor: Van Der Veken Pieter
• Co-promotor: Van Ostade Xaveer

Onderzoeksgroep(en)

• Medische biochemie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In 2016 werd ongeveer 12 miljoen ton fenol geproduceerd voor verschillende processen zoals de productie van kunststoffen, antibiotica en kleurstoffen. De fenolhoudende verbindingen komen terecht in de waterreservoirs en kunnen een bedreiging vormen voor de menselijke gezondheid. Er zijn verschillende EU-wetten die deze verontreinigingen reguleren, echter, deze wetten zijn soms verouderd, vaag geformuleerd en de uitvoering ervan schiet in de praktijk tekort. Daarom is het cruciaal om meer inzicht te krijgen in de huidige situatie van screeningsmethoden voor fenolische contaminanten. De huidige enzymatische sensoren die in de literatuur worden beschreven, vertonen een verbeterde gevoeligheid in vergelijking met traditionele methoden als gevolg van de accumulatie van het analiet, maar hebben een slechte stabiliteit en hebben extra reagentia nodig. Daarom wil ik een sensor ontwikkelen die de nadelen van enzymatische sensoren overwint, maar de verbeterde gevoeligheid behoudt. Mijn doel is om een ​​gevoelige, snelle en goedkope elektrochemische sensor te ontwikkelen met een eenvoudige interpretatie van resultaten door niet-specialisten (door het gebruik van een app op een smartphone met geïntegreerde LED). In de voorgestelde detectiestrategie zal een gemodificeerde sensor een verandering in stroom genereren in aanwezigheid van fenolische verontreinigingen bij belichting door een LED.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Van Doorslaer Sabine
• Mandaathouder: Neven Liselotte

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In dit project wordt aangetoond dat organische lichtgevoelige materialen (die singlet oxygen produceren onder belichting) in combinatie met elektrochemische detectie op efficiënte wijze enzyme gebaseerde detectiestrategieën kunnen vervangen. Een nieuw bio-geïnspireerd detectie platform wordt ontwikkeld met toepassingen in diverse domeinen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Mandaathouder: Thiruvottriyur Shanmugam Saranya

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het doel van dit project is het ontwerp van koolstof gebaseerde nanostructuren voor de elektrochemische (bio)detectie van lage hoeveelheden illegale drugs zoals cocaïne en heroïne. Dit project past geheel in de context van de ontwikkeling van eenvoudige, goedkope en robuuste detectieplatformen voor interessante doelmoleculen zoals illegale drugs.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het project beoogt de ontwikkeling van nieuwe, goedkope en draagbare multisensing apparaten die toelaten om ter plaatse een aantal illegale drugs te detecteren in speekstel, door het gebruik van recente ontwikkelingen in het gebied van biomimetische materialen gekoppeld aan elektrochemie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Covaci Adrian
• Mandaathouder: Florea Anca

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Antimicrobiële resistentie (antimicrobial resistance - AMR) is een wereldwijd fenomeen. In dit project zullen antibiotica zoals lactams en tetracyclines met behulp van elektrochemie worden gedetecteerd.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Mandaathouder: Sleegers Nick

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Oligonucleotiden zijn kleine stukjes DNA of RNA met een specifieke sequentie. Deze sequentie resulteert in een unieke 3D structuur die vervolgens hun functie bepaald, maar er zijn betere methoden nodig om deze structuur te bestuderen. Oligonucleotiden komen in de natuur voor en zijn essentieel in ons leven, maar ze kunnen ook synthetisch geproduceerd worden. Ze spelen een rol in onder andere genexpressie en de afweer tegen bacteriële en virale infecties waardoor het interessante doelwitten zijn voor therapeutische doeleinden. Aptameren, synthetische oligonucleotiden die interageren met specifieke moleculen, kunnen tegenwoordig ook gebruikt worden in sensoren. Er is een snel groeiende behoefte aan efficiënte en snelle methoden voor de karakterisatie van oligonucleotiden, meer bepaald hun sequentie, modificaties, interacties en de 3D-structuur. Ik stel een benadering voor die reeds gebruikt wordt voor proteïnen, maar nieuw is voor oligonucleotiden. Deze methode kan een aantal eigenschappen van oligonucleotiden specifiëren en zal ervoor zorgen dat sequentie-structuur-functie relaties van oligonucleotiden beter begrepen worden. Bovendien zal het begrijpen van deze eigenschapen resulteren in de mogelijkheid om synthetische oligonucleotiden beter te ontwikkelen. Door inzichten te verwerven in de structuur en functie van oligonucleotiden wordt het mogelijk om deze te gebruiken in tal van toepassingen zoals sensoren, gerichte medicijnafgifte en de ontwikkeling van nieuwe antilichaamachtige medicijnen die resulteren in een betere behandeling van ziekten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Sobott Frank
• Mandaathouder: Daems Elise

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De handel in en het gebruik van illegale drugs vormt een bedreiging voor het welzijn van de samenleving. De momenteel gebruikte methoden om illegale drugs te identificeren ontbreken soms gevoeligheid en specificiteit, wat de noodzaak voor nieuwe sensing technologieën motiveert. In dit project worden nieuwe elektrochemische multi-sensing strategieën ontwikkeld voor de snelle on-site screening van illegale drugs. Hierin worden recente ontwikkelingen in oppervlak modificaties gecombineerd met elektrochemie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In dit project zullen de bio-elektrochemische detectie-strategieën voor cocaïne en antibiotica verder worden ontwikkeld. Door aptameren te immobiliseren op de sensoroppervlakken kunnen de problemen met de huidige sensoren worden aangepakt, met name een gebrek aan selectiviteit.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Luchtvervuiling wordt momenteel omschreven als 's werelds grootste gezondheidsrisico. Desalniettemin bezitten de huidige luchtkwaliteitsnetwerken een beperkte ruimtelijke resolutie door de hoge investerings- en onderhoudskosten. Vooral in heterogene stedelijke omgevingen is de ruimtelijke resolutie van deze netwerken te beperkt. Biomagnetische monitoring van bladstalen is een veelbelovende techniek die kan toegepast worden om de ruimtelijke en temporele variatie van luchtverontreiniging te evalueren. Tijdens mijn doctoraatsonderzoek heb ik biomagnetische monitoring (SIRM) van bladafgezette deeltjes geëvalueerd voor zowel luchtkwaliteitsmonitoring als modelvalidatie, op veranderlijke ruimtelijke en temporele resoluties. Momenteel is er echter nog gebrek aan informatie over de magnetiseerbare samenstelling van dit bladafgezet stof en de gezondheidsrelevantie van magnetische mineralen in atmosferische deeltjes. Dit postdoctoraal onderzoek heeft dan ook als doel om meer inzicht te verwerven in de magnetiseerbare samenstelling (mineralogie, deeltjesgrootte en concentratie) van stedelijke aerosolen, de potentiële toepassing van deze technieken voor brontoewijzing in stedelijke omgeving, en de gezondheidsrelevantie (mbt zware metalen, ROS en BC) van deze biomagnetische eigenschappen. De verworven kennis zal worden toegepast in twee grootschalige simultane biomagnetische monitoringcampagnes in Antwerpen (België) en Londen (UK).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Samson Roeland
• Co-promotor: De Wael Karolien
• Mandaathouder: Castanheiro Ana

Onderzoeksgroep(en)

• Milieu Ecologie en Toegepaste Microbiologie (ENdEMIC)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het ArtGarden onderzoeksproject zal een efficiënte ("best practices") matrix (tool-protocol) testen en ontwikkelen voor monitoring, imaging en documentatie (kunst-technisch), van kwetsbare historische mixed-media-objecten. Dit zal worden gebruikt om de besluitvorming tijdens het behoud en restauratie te vergemakkelijken.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien

Onderzoeksgroep(en)

• Antwerp Electrochemical and Analytical Sciences Lab (A-Sense Lab)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht toegekend door de Universiteit Antwerpen. De promotor levert de Universiteit Antwerpen de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd door de universiteit.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Blust Ronny
• Co-promotor: Bols Peter
• Co-promotor: Covaci Adrian
• Co-promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Geuens Luc
• Co-promotor: Janssens Koen
• Co-promotor: Knapen Dries
• Co-promotor: Lenaerts Silvia
• Co-promotor: Meire Patrick
• Co-promotor: Samson Roeland
• Mandaathouder: Dardenne Freddy

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In dit project wordt de detectie van alle ß-lactam antibiotica bij MRL (maximale residu limiet) niveau in rauwe melk beoogd, meer bepaald door middel van een aptameer gebaseerd elektrochemisch sensorplatform. Zodra een fundamentele elektrochemische studie uitgevoerd werd om de redoxeigenschappen van de doelmoleculen te ontrafelen, zullen de via SELEX geselecteerde aptameren worden geïmmobiliseerd op een elektrodeoppervlak, door middel van een nieuwe immobilisatiestrategie, en gevolgd door een elektrochemische uitlezing.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Blust Ronny

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht tussen enerzijds UA en anderzijds de federale overheid. UA levert aan de federale overheid de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd in voorliggend contract.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Onderzoek van instrumentele parameters en huidige validatie voor de onderzochte zware metalen om na te gaan of de gevoeligheid van de huidige toestellen nog verbeterd kan worden. Onderzoek naar de oorzaak van de grote afwijking tussen ICP-MS en XRF meetresultaten, in het bijzonder voor het element antimoon (Sb). Onderzoek van verschillende type filters voor de monsterneming van zware metalen. Optimalisatie van de XRF toestellen voor element analysen, vooral in functie van de projecten rond chemische karakterisatie. Het betreft volgende elementen: Al, As, Ba, Ca, Cd, Cr, Cu, Fe, K, Mn, Mo, Ni, Pb, Sb, Ti, V en Zn.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Janssens Koen
• Co-promotor: Van Espen Piet
• Co-promotor: Van Grieken Rene

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In dit project staat de ontwikkeling van nieuwe elektrochemische sensoren, gebaseerd op nanomaterialen, centraal. Nanomaterialen bieden vele voordelen vanwege hun unieke eigenschappen, met als voorbeeld een grote oppervlaktedensiteit waardoor een groter aantal bindingsplaatsen voor een specifieke analiet wordt gecreëerd. Magnetische nanodeeltjes (MNP) en koolstof nanobuisjes (CNT) dienen, in dit project, als platform voor de elektrochemische detectie van biomedische en farmaceutische componenten. Magnetische nanodeeltjes kennen reeds enkele toepassingen in diverse gebieden zoals biologie en diagnostiek. Anderzijds suggereren de subtiele elektronische eigenschappen van CNTs dat ze, indien gebruikt als elektrodemateriaal in sensoren, de mogelijkheid hebben om elektrontransferreacties te bevorderen. De functionalisering van de genoemde nanomaterialen biedt heel wat perspectieven zoals bijvoorbeeld een verbeterde dispersie bij diverse processen. De elektrochemische en morfologische karakterisering van dergelijke elektrodematerialen vormt het onderwerp van deze doctoraatsbeurs, naast de studie van de activiteit van dergelijke sensoren ten opzichte van biologische en farmaceutisch relevante stoffen zoals neurotransmitters, proteins, etc.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Mandaathouder: Amiri Aref Mohaddeseh

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht tussen enerzijds UA en anderzijds de federale overheid. UA levert aan de federale overheid de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd in voorliggend contract.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Blust Ronny
• Mandaathouder: Hamidi-Asl Ezat

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht tussen enerzijds UA en anderzijds de federale overheid. UA levert aan de federale overheid de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd in voorliggend contract.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het project behelst experimenten ter ondersteuning en kadrering van twee UAntwerpen patentaanvragen. De technologie in deze patenten biedt een alternatief binnen de "label free detectie systemen", en beschermt een nieuw technologieplatform voor de snelle en accurate detectie van kleine moleculen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Blust Ronny
• Co-promotor: Nagels Luc
• Co-promotor: Van Camp Guy

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het project doelt op de ontwikkeling van biosensoren voor kleine moleculen door inbedding van globine-eiwitten in nanoporeuze anorganische en hybride materialen. Dit behelst globineopzuivering, synthese en modificatie van poreuze materialen, en realizatie van de elektrochemische cel. De structurele en elektronische eigenschappen van de globines zullen tijdens het proces opgevolgd worden met resonante Raman en EPR spectroscopie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine
• Co-promotor: Cool Pegie
• Co-promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Dewilde Sylvia
• Co-promotor: Meynen Vera

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project betreft fundamenteel kennisgrensverleggend onderzoek gefinancierd door het Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek-Vlaanderen. Het project werd betoelaagd na selectie door het bevoegde FWO-expertpanel.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Doorslaer Sabine
• Co-promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Dewilde Sylvia
• Co-promotor: Meynen Vera

Onderzoeksgroep(en)

• Biofysica en Biomedische Fysica

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Impedimetrische aptasensoren bestaan uit 2 sleutelelementen: een aptameer als biologisch herkenningselement en elektrochemische impedantiespectroscopie (EIS) als detectietechniek. Dé uitdaging van EIS is echter de interpretatie van de bekomen data. Het doel van dit onderzoeksproject bestaat dan ook uit een rigoureuze analyse van die EIS-data, zowel voor wat hun betrouwbaarheid betreft als inzake de modelleringsprocedure van die experimentele data.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Breugelmans Tom

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Vandaag de dag weerklinkt vanuit de gezondheidszorg, voedingsindustrie en milieusector de vraag naar snelle, goedkope en betrouwbare detectiesystemen. Elektrochemische biosensoren voldoen aan deze eigenschappen en zijn dus ideaal voor de detectie van specifieke doelmoleculen. De hamvraag van dit project is "Voldoet gelatine of een gemodificeerde variant als matrix voor biomoleculen?". Meer nog: "Biedt deze matrix mogelijkheden voor de ontwikkeling van duurzame, kwaliteitsvolle biosensoren?".

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Dewilde Sylvia
• Mandaathouder: Pauwels Martje

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project ambieert de ontwikkeling van een nieuwe methodologie om de interactie tussen biomoleculen en kleine doelmoleculen te bestuderen. De methode is gebaseerd op de constructie van een amperometrische sensor. Het elektrodeoppervlak is gemodificeerd met een bioherkenningselement zoals een aptameer of een enzyme. Indien nodig, kan ook een biocompatibele matrix voorzien worden om het bio-element te beschermen tegen het metallische oppervlak. Kleine doelmoleculen zoals antibiotica en PCBs kunnen in de elektrochemische cel geïnjecteerd worden, het amperometrische signaal van de biosensor wordt vervolgens geregistreerd. Omdat de door ons geselecteerde bioherkenningselementen bijzonder stabiel zijn en selectief een doelmolecule herkennen, kan een robuste en selectieve biosensor ontwikkeld worden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Blust Ronny
• Mandaathouder: Pilehvar Sanaz

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project kadert binnen het onderzoek met als doel de ontwikkeling van elektrochemische sensoren met hoge affiniteit voor antibiotica in zuivelproducten. Op het sensor/elektrode oppervlak zullen aptameren (robuste en efficiënte bioherkenningselementen) worden geïmmobiliseerd op een gecontroleerde manier. Snelle, goedkope en gevoelige elektroanalytische methoden zullen worden toegepast om de gewenste analytische signalen te bekomen. De ontwikkelde sensoren zullen getest worden in reële monsters.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Blust Ronny

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

"Soft matter" omvat een brede klasse materialen, waaronder colloïden, polymeren, biologische stalen en biomaterialen. Hoewel het gebruik van dergelijke materialen steeds belangrijker wordt bij nanotechnologie, kan een succesvolle implementatie alleen worden bereikt door middel van een grondig structureel onderzoek op het nanometer niveau. Elektronenmicroscopie is de meest gebruikte techniek om anorganische (nano) materialen te bestuderen, zelfs op de atomaire schaal. Zulke onderzoeken zijn echter verre van eenvoudige wanneer zachte materie wordt overwogen. Daarom is deze aanvraag gericht op een environmental scanning electron microscope evenals een cryo ultramicrotoom.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Bals Sara
• Co-promotor: Adriaensen Dirk
• Co-promotor: De Wael Karolien

Onderzoeksgroep(en)

• Elektronenmicroscopie voor materiaalonderzoek (EMAT)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht tussen enerzijds UA en anderzijds de Vlaamse overheid. UA levert aan de Vlaamse overheid de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd in voorliggend contract.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Mandaathouder: Rather Jahangir Ahmad

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Dit project kadert in een onderzoeksopdracht toegekend door de Universiteit Antwerpen. De promotor levert de Universiteit Antwerpen de onderzoeksresultaten genoemd in de titel van het project onder de voorwaarden zoals vastgelegd door de universiteit. In het verleden werden analytische methoden ontwikkeld voor de karakterisatie van fijn stof. Echter, verder optimalisatie is nodig om de deeltjessamenstelling automatisch te genereren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het project omvat twee onderzoekslijnen: 1) de hernieuwde versterking van de onderzoeksgroep Milieuanalyse, en 2) de ontwikkeling van electrochemische sensoren. Beide onderzoekslijnen kunnen met elkaar verbonden worden door de selectie van target moleculen met belang voor het milieu bij het ontwikkelen van electrochemische sensoren. De tweede onderzoekslijn is gebaseerd op de expertise van de kandidaat in het domein van de (bio)electrochemie en heeft betrekking op de ontwikkeling van hoog-selectieve electrodematerialen voor de detectie van chemische verbindingen die ecologisch belangrijk zijn. Omdat verschillende katalysatoren en target moleculen kunnen geselecteerd worden, is het mogelijk om verschillende toepassingen te realiseren.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Mandaathouder: De Wael Karolien

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De doelstellingen van dit project zijn onder meer de karakterisatie van de typische luchtvervuiling en van de problemen in het museum alsook het vaststellen van transport en depositie van vaste stofdeeltjes en gassen binnen het museum, van zowel binnen- als buitenbronnen, die verantwoordelijk zijn voor de vervuiling en beschadiging van de kunstvoorwerpen. Daarnaast zullen ook metingen gebeuren betreffende de buitenluchtkwaliteit om na te gaan in welke mate deze bijdraagt tot de samenstelling van de binnenlucht. Uit vroegere studies is gebleken dat in het algemeen de buitenluchtkwaliteit de binnenluchtsamenstelling sterk kan beïnvloeden. Met behulp van de verkregen resultaten zullen richtlijnen en aanbevelingen voor het verbeteren van de omgevingsomstandigheden geformuleerd worden.

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Promotor: Van Grieken Rene

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Onderzoeker(s)

• Promotor: De Wael Karolien
• Promotor: Van Grieken Rene

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject