Projecten

Bisceps

Biofilm susceptibility sensors for in situ biofilm monitoring

In een productieproces kunnen biofilms, oppervlakte-geassocieerde microbiële gemeenschappen, een probleem vormen voor herhaaldelijke contaminatie en verlaagde kwaliteit van voedingsproducten. Deze biofilms komen frequent voor op plaatsen die niet eenvoudig te bereiken zijn. Op die manier kan er een slijmlaag van bacteriën ontstaan die tolerant is tegen de meeste antimicrobiële stoffen. Als een gevolg worden reiniging en desinfectie van deze oppervlakten bemoeilijkt en komt de kwaliteit in gedrang. 

Om dit te voorkomen is de ontwikkeling van een real-time in situ biofilm sensor een methode om een biofilm snel te detecteren en te karakteriseren. Momenteel bestaan er al dergelijke technieken, maar zijn deze vaak weinig informatief, tijdrovend en enkel mogelijk op makkelijk te bereiken oppervlakken. Daarom zal er via dit project een sensortechnologie op basis van impedantiemetingen ontwikkeld worden. Het heeft een groot potentieel doordat de biofilms niet enkel gedetecteerd worden, maar ook gekarakteriseerd. Daarnaast is er een kosteneffectieve implementatie in een breed scala van toepassingen mogelijk door het gebruik van micro elektroden.  

Onderzoeksaanpak

Met het Bisceps project willen we voedingsbedrijven, machinebouwers en reinigings – en desinfectiebedrijven laten zien dat een snelle detectie van biofilms mogelijk is aan de hand van impedantie metingen. Concreet willen we dit doel bereiken door: 

  • 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.

DOELGROEP EN VERWACHTTE RESULTATEN 

Contaminerende biofilms kunnen gevormd worden op veel verschillende materialen en oppervlakten. Deze biofilm sensor kan dan ook van groot belang en relevant zijn voor verschillende industriële sectoren, maar in de voedingssector zijn de volgende bedrijven de doelgroep: 

  • Voedingsbedrijven 
  • Machinebouwers 
  • Reinigings- en desinfectiebedrijven 

Met het Bisceps project willen we een nieuwe sensortechnologie ontwikkelen op basis van impedantiemetingen door micro-elektrodearrays. Het doel van deze nieuwe sensoren is niet alleen real-time in situ detectie van biofilmen, maar ook de karakterisatie van de biofilmen om zo de beste bestrijdingsstrategie voor te stellen. Door dit project zullen de wetenschappelijke inzichten in deze technologiesensor verbreed en onderbouwd worden. Zo zal er een proof-of-concept voor gebruik in situ in de voedingsindustrie geleverd worden en zal de compatibiliteit van de sensor met antimicrobiële strategieën en kwaliteitscontrole diensten geëvalueerd worden.

Uitvoerders

Het Bisceps project wordt uitgevoerd door zes verschillende onderzoeksgroepen:  

  • Centrum van Microbiële en Plant Genetica (CMPG) van de K.U. Leuven onder leiding van Prof. Dr. Ir. Hans Steenackers 
  • Imec-Leuven life science department onder leiding van Dr. Dries Braeken 
  • Imec-Ghent CMST onder leiding van Prof. Dr. Maaike Op de Beeck 
  • Research Unit Knowledge-Based Systems KERMIT van de UGent onder leiding van Prof. Dr. Bernard De Baets 
  • Departement van Trauma chirurgie van UZ Leuven onder leiding van Prof. Dr. WillemJan Metsemakers 
  • Laboratorium van enzyme-, fermentatie- en brouwtechnoligie (EFTB) van de K.U. Leuven campus Gent onder leiding van Dr. Alex Verplaetse

Flanders' FOOD vertegenwoordigt de voedingsindustrie en is de tussenschakel tussen de onderzoekers en de voedingsbedrijven.

Deelnemen

Interesse in deelname? Contacteer lars.roba@flandersfood.com