Projecten

Bisceps

Biofilm susceptibility sensors for in situ biofilm monitoring

PROBLEM STATEMENT

Biofilms zijn oppervlakte-geassocieerde microbiële gemeenschappen die zeer tolerant zijn tegen de meeste antimicrobiële stoffen en persistente besmettingen veroorzaken bijvoorbeeld in industriële leidingsystemen, alsook op medische implantaten. De tolerantie van een biofilm tegen behandeling is sterk afhankelijk van zijn specifieke structuur. Snelle detectie van biofilms en nauwkeurige karakterisatie van de biofilmstructuur is daarom van groot belang, aangezien het zou toelaten de behandelingsstrategie te optimaliseren en het desinfectieproces op te volgen. Tot nu toe zijn zijn er geen technologieën die in situ en in vivo biofilm-karakterisering mogelijk maken. Als dergelijke technologie zou bestaan zou dit de deuren openen voor à la carte behandeling van biofilms en de geassocieerde problemen drastisch verminderen.

PROJECT GOAL

Het hoofddoel van het Bisceps project is het ontwikkelen van een nieuwe sensortechnologie, gebaseerd op impedantiemeting door microelektrode-arrays, die in vivo en in situ biofilm-monitoring en voorspelling van hun gevoeligheid aan bepaalde antimicrobiële middelen mogelijk maken. Recent onderzoek aan de KU Leuven en Imec wijst erop dat deze technologie, niet alleen biofilms kan detecteren, maar ook de biofilm-structuur en, de meest effectieve antimicrobiële behandeling kan bepalen en het desinfectieproces kan volgen. Aangezien deze technologie gebaseerd is op microelektroden, is kosteneffectieve implementatie in een breed scala aan toepassingen mogelijk.

Specifiek worden de volgende leverbaarheden beoogd:

 

  • Identificatie van de correlaties tussen biofilmstructuur en impedantiepatronen:
    Inzicht krijgen in (i) hoe tolerantie-gerelateerde eigenschappen van biofilms impedantie beïnvloeden, en (ii) de mate waarin impedantiemetingen kunnen dienen als maat voor (a) biofilm-heterogeniteit en (b) biofilmverwijdering.
  • Identificatie van impedantie-gebaseerde classifiers om antimicrobiële tolerantie te voorspellen:
    Gebruiken van dataminingmethoden om de toepasbaarheid van impedantiegegevens te evalueren voor het voorspellen van (i) de aanwezigheid en het stadium van de biofilm, (ii) de biofilm-biomassa en (iii) de gevoeligheid van biofilms voor specifieke antimicrobiële stoffen.
  • Integratie van de micro-elektrode arrays in applicatie-compatibele sensorsystemen:
    (i) Optimaliseren van de impedantiesensoren voor biofilm-meting (elektrode en achtergrondmateriaal, grootte, vorm, configuratie), (ii) sensoren implementeren in in vitro screeningssystemen met gemiddelde en hoge doorvoer en (iii) sensoren toepassen in applicatie-compatibele demonstratoren voor impedantiemeting op medische implantaten en in (voedsel)productiesystemen.
  • Proof-of-concept voor het gebruik van impedantiesensoren voor het monitoren van biofilms op medische implantaten en in de (voedsel)productiesystemen:
    Leveren van een proof-of-concept voor de in vivo toepasbaarheid van impedantiesensoren op medische implantaten door middel van een konijnenfractuurmodel en de in situ toepasbaarheid in de voedingsindustrie door middel van een pilootschaal reactormodel en voedselproductie-installatie.
  • Inzicht in het generisch potentieel van impedantiesensoren voor het monitoren van biofilms.

 

Samenvatting van mogelijke impact (valorisatie)

Contaminerende biofilms kunnen zich vormen op een groot aantal materialen en oppervlakken in de medische sector, de industrie, de landbouw en de huishoudomgeving en hebben als zodanig een grote invloed op desinfectie en materiaalbescherming. Verontreinigende biofilms worden geassocieerd met grote kosten (ongeveer 500 miljard dollar per jaar wereldwijd). Het toepassingspotentieel van de biofilmsensoren is daarom groot en relevant voor verschillende industriële sectoren (zie adviescomité).

Volgende valorisatiedoelen worden gesteld om het valorisatiesucces te maximaliseren:

  • Het verbreden en onderbouwen van de wetenschappelijke inzichten in de manier waarop impedantie-uitlezingen correleren met biofilm-eigenschappen.
  • Het leveren van een diepgaand proof-of-concept voor gebruik in vivo op orthopedische implantaten en in situ in de voedingsindustrie
  • Het verwerven van inzicht in het generisch potentieel van de sensoren, door in parallelle trajecten met Sanofi en P&G de sensor te valideren in verschillende types van industriële systemen op pilootschaal. Hierdoor zou de ‘Technology readiness level’ van de sensor moeten stijgen van 3 tot 6.
  • Het evalueren van de compatibiliteit van de sensor met innovatie antimicrobiële strategieën en kwaliteitscontrole diensten in nauwe samenwerking met de industriële partners
  • Het organiseren van brainstormsessies met de industrie zodat rekening gehouden kan worden met hun noden. Deze sessies worden gefaciliteerd door sectororganisaties zoals Flander’s Food en UZ Leuven Ziekenhuis Hygiëne).
  • Het betrekken van bedrijven in vervolgprojecten voor verdere implementatie van de sensoren in specifieke applicaties (bilateraal, VLAIO,EU projecten).
  • Disseminatie van informatie naar de industrie bewustzijn creëren; samenwerking met andere consortia
  • Uitlicentiëren van IP aan leden van het adviescomité en buitenlandse bedrijven.

Deelnemen

Interesse in deelname? Contacteer bianca.lefevere@flandersfood.com