Onderzoeksgroep
Expertise
Exploration of electrochemical strategies for the detection and monitoring of analytes of interest for society. PhD in electrochemical sensors based on the exploration and development of point-of-care and wearable electrochemical sensors, mainly potentiometric and amperometric devices. Development of skin paches electrochemical devices based on screen-printed electrodes and microneedles-type electrodes for monitoring of biomarkers relevant in medical applications (e.g., ions, glucose, lactate, drugs, etc.). At University of Antwerp, Marc isexploring and coordinating different strategies to develop a portable devices for the detection of illicit drugs in the framework of the European project BorderSens. Moreover, he has started the research line on wearable electrochemical sensors for the monitoring of therapeutic drugs by using microneedle-based patches. In parallel, Marc is exploring energy harvesting strategies to be combined with the sensors with the final goal of developing a self-sustainable electrochemical device for health monitoring.
Microsen - Ontrafelen van anti-biofouling op nanoporeuze gouden oppervlakken: Richting micronaaldapparaten voor continue detectie van geneesmiddelen.
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)
Project type(s)
- Onderzoeksproject
Ontwerp en karakterisering van draadloos, zelfvoorzienend implanteerbaar sensorsysteem.
Abstract
Dit BOF Docpro-project heeft tot doel een draadloos, zelfvoorzienend implanteerbaar sensorsysteem te ontwerpen en te karakteriseren. Dit systeem kan zowel worden gebruikt voor continue gezondheidsmonitoring als voor de specifieke detectie van biomarkers. Meer specifiek zal dit onderzoeksproject zich richten op de detectie van lactaat aangezien het een bekende biomarker is voor kanker, vermoeidheid, infecties en tijdens anesthesie. Om het voorgestelde systeem te laten gedijen, moeten drie hoofdaspecten in overweging worden genomen: het oogsten van energie in het lichaam, communicatie en biosensoren. Elk van deze aspecten heeft zijn eigen uitdagingen. Communicatie moet ultralaag vermogen zijn en toch draadloos in staat zijn om de sensorgegevens van binnen het lichaam naar een toestel buiten het lichaam te verzenden. Zelfvoorziening is ook een zeer belangrijk aspect om de ingebouwde apparaten gedurende een lange tijd te laten werken zonder dat er een externe batterij nodig is. Door gebruik te maken van lichaamseigen energieopwekking wordt levenslange monitoring haalbaar. De energieopwekking en communicatie moeten ook passen bij de biosensoren die specifiek ontworpen moeten worden voor de biomarker die moet worden gemonitord. Deze uitdaging gaat gepaard met het feit dat de sensoren bijzonder klein en energiezuinig moeten zijn en moeten passen bij de energiemogelijkheden van het zelfvoorzienende systeem. Ten slotte moet het complete systeem zo worden ontworpen dat het menselijk lichaam zijn aanwezigheid niet verwerpt. De combinatie van deze drie hoofdaspecten introduceert talloze mogelijkheden in veel medische branches waar de huidige detectietechnieken te oppervlakkig zijn en vaak gepaard gaan met overmatige blootstelling aan straling. Bovendien kunnen afwijkingen in een vroeg stadium worden opgespoord, wat een grotere kans op effectieve behandeling impliceert. In de huidige literatuur zijn enkele individuele aspecten al onderzocht en deze vertonen een groot potentieel. De belangrijkste uitdaging en innovatie van dit DOCPRO-voorstel is het systeemontwerp dat zowel de interne energieopwekking als de interne communicatie en de integratie van de biosensor integreert. Het prototype moet worden gekarakteriseerd, dus zullen een duidelijk zicht hebben op de mogelijkheden voor verder onderzoek. Het voorgestelde project vormt de eerste basis voor een nieuw onderzoekstraject binnen IDLab. Het zal de eerste stap zijn in een traject van interdisciplinair onderzoek rond IDLab en AXES . IDLab's uitgebreide kennis en ervaring met (ultra) low-power draadloze communicatie en elektronica zal bijdragen aan de in-body communicatie en energie-oogstaspecten, terwijl AXES 'expertise op het gebied van biochemische sensortechnologie zal bijdragen aan de ontwikkeling en implementatie van de in-body sensor .Onderzoeker(s)
- Promotor: Weyn Maarten
- Co-promotor: Parrilla Pons Marc
- Mandaathouder: Johns Maby
Onderzoeksgroep(en)
Project type(s)
- Onderzoeksproject
Therasen
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)
Project type(s)
- Onderzoeksproject