Biotechnology

Innovation is crucial to fulfil the potential of industrial biotechnology for sustainable production of fuels, chemicals, materials, food and feed. Similarly, scientific and technological advances in environmental biotechnology are needed to enable novel approaches to water purification, and ‘waste-to-product’ processes thus contributing to a circular economy. Increased fundamental knowledge encompassing enzymes, microorganisms and processes are essential for progress in this field. The Department of Biotechnology covers this research area and, based on new insights, selects, designs and tests new biobased catalysts, micro-organisms, and processes.

The department encompasses five research sections:

News

07 april 2016

Twee ERC Advanced Grants voor Delftse onderzoekers

Twee wetenschappers van de TU Delft hebben een ERC Advanced Grant ontvangen. Yuli Nazarov en Jack Pronk krijgen deze Europese subsidie voor vijfjarige projecten van internationaal vooraanstaande onderzoeksleiders. Higher-dimensional topological solids realized with multi-terminal superconducting junctions Prof. Yuli Nazarov van het Kavli Institute of Nanoscience (TNW) een ERC Advanced Grant van 1,5 miljoen euro voor zijn onderzoeksvoorstel HITSUPERJU (Higher-dimensional topological solids realized with multi-terminal superconducting junctions). Het project draait om topologische materialen; dit zijn materialen die in bepaalde toestanden zowel eigenschappen van geleiders als van isolatoren bezitten. Topologische materialen zijn relatief recent ontdekt en een hot topic in de vastestof-fysica. Deze exotische materialen zijn fundamenteel gezien interessant en houden tevens de belofte in zich van concrete toepassingen (zoals een kwantumcomputer gebaseerd op Majorana fermionen). Ze zijn echter zeer moeilijk te prepareren en te controleren. Maar bepaalde eigenschappen van topologische materialen kunnen wel uitstekend worden nagebootst door een meervoudige supergeleidende junction. Nazarov vormt een team van theoretici om dit te onderzoeken en met concrete suggesties voor experiment en toepassingen te komen. Eliminating Oxygen Requirements in Yeasts Prof. Jack Pronk van de afdeling Biotechnologie (TNW) heeft een ERC Advanced Grant van 2,5 miljoen euro gekregen van de European Research Council om onderzoek te doen aan de zuurstofbehoeften van gisten en schimmels. Het project, getiteld ELOXY (‘Eliminating Oxygen Requirements in Yeasts’), gaat over het ophelderen van de nog onbegrepen behoefte van veel gisten en schimmels aan moleculaire zuurstof. Zelfs wanneer deze micro-organismen volop energie kunnen halen uit gistingsprocessen die geen zuurstof vereisen, hebben ze toch kleine hoeveelheden zuurstof nodig – en niemand weet waarom. Deze puzzel is niet alleen interessant voor de wetenschap, maar ook voor het inzetten van gisten en schimmels in grootschalige, zuurstofloze processen.

03 maart 2016

Een duurzaam, goed en betaalbaar Hib vaccin voor ieder kind

TU Delft promovenda Ahd Hamidi leverde met haar promotieonderzoek een belangrijke bijdrage aan de ontwikkeling van een innovatieve, opschaalbare en betaalbare variant van het Haemophilus-influenzae (Hib) vaccin, door Intravacc ontwikkeld. Met dit ‘low-cost’ vaccin zijn inmiddels 200 miljoen kinderen wereldwijd beschermd tegen Hib-ziekten als hersenvliesontsteking, longontsteking, bloedvergiftiging en middenoorontsteking. Op donderdag 3 maart verdedigt Hamidi haar proefschrift aan de TU Delft. Gramkleuring van het Haemophilus influenzae type b bacterie In ‘hoge-inkomenslanden’ worden kinderen al vanaf de jaren 90 op grote schaal gevaccineerd met het Hib vaccin, dat kinderen beschermt tegen Hib-ziekten als hersenvliesontsteking. Sinds 1993 maakt het Hib vaccin ook deel uit van het Nederlandse Rijksvaccinatieprogramma. ‘De introductie van het vaccin in ontwikkelingslanden is echter achterwege gebleven, de relatieve hoge prijs van het vaccin en de voor lokale producenten ontoegankelijke noodzakelijke productietechnologie zijn daarvoor de voornaamste redenen’, zegt Hamidi. In het Hib-project van Intravacc leverde zij op het gebied van procesontwikkeling een belangrijke wetenschappelijke en maatschappelijke bijdrage aan het beschikbaar maken van een geregistreerd ‘low-cost’ Hib vaccin. Daarnaast worden in haar proefschrift mogelijkheden besproken om het proces verder te optimaliseren en dus de kostprijs, indien gewenst door huidige of toekomstige partners, nog verder te reduceren. Kennisoverdracht en prijsreductie Hamidi richtte zich in haar onderzoek op procesontwikkeling en op kennisoverdracht naar vaccinproducenten in ontwikkelingslanden. Tevens zijn wiskundige modellen gebruikt om proceskennis te vergroten en om te onderzoeken of verdere procesoptimalisatie (kostenverlaging) mogelijk is. Een van Intravacc’s partners heeft in 2013 het Hib vaccin, verwerkt in een combinatievaccin met vier andere vaccins, op de markt gebracht via UNICEF tegen een driemaal lagere prijs dan bestaande Hib vaccins. Hiermee is het vaccin binnen bereik gekomen van een grote groep kinderen. De mogelijkheid van verdere prijsreductie zou betekenen dat deze landen het vaccin in de toekomst ook zelf kunnen bekostigen. De kennis uit het Hib project is inmiddels succesvol overgedragen aan lokale producenten in Indonesië, China (via Korea) en India. UNICEF en GAVI (Global Alliance for Vaccines and Immunization) spelen beide een rol in de distributie van het vaccin. Wiskundige modellen Hamidi werkte nauw samen met ervaren procesontwerpers en vaccinexperts bij onder meer Intravacc (voorheen NVI en RIVM), en met diverse vaccinfabrikanten in Indonesië, China, Korea en India. Voor het ontwikkelen van de wiskundige modellen voor procesontwerp is gebruik gemaakt van de Delftse methode en van de kennis van experts werkzaam bij de TU Delft. Hierdoor was het mogelijk om voorspelbare wiskundige modellen te ontwikkelen voor het Hib proces en gevoeligheidsanalyses los te laten op het vaccinmodel. Zo werd de impact van bepaalde keuzes op de kostprijs bestudeerd. ‘Deze benadering kan zowel huidige Hib partnes als toekomstige partners helpen om keuzes te maken, bijvoorbeeld tussen het gebruik van bestaande productiefaciliteiten versus het bouwen van nieuwe productiefaciliteiten, of over de meest optimale productieschaal’, aldus Hamidi. Andere vaccins Deze rationele Delftse methode voor procesontwerp kan volgens de promovenda ook heel efficiënt gebruikt worden bij het ontwikkelen van (andere) vaccins. Tijdens de procesontwikkeling is voor patentbescherming gekozen, partners krijgen licenties en hun productiemethode is beschermd. Meer informatie Hamidi studeerde Scheikundige Technologie (ir.) en Bioprocess Design (PDEng) aan de TU Delft, waarna ze startte bij de voorlopers van Intravacc als procestechnoloog en later als projectmanager en technology transfer expert. In haar proefschrift deelt Hamidi de ‘lessons learned’ tijdens het Hib project zodat vergelijkbare technology transfer projecten kunnen profiteren van de opgedane ervaringen. Het Hib project draagt bij aan het reduceren van kindersterfte, een van de Millennium Doelstellingen van de VN. Hamidi publiceerde in januari 2016 in het gerenomeerde journal ‘ Biotechnology Proces ’; ‘Process development of a new Haemophilus influenzae type b conjugate vaccine and the use of mathematical modeling to identify process optimization possibilities’. Contact Voor meer informatie over het proefschrift ‘Towards a sustainable, quality and affordable Haemophilus influenzae type b vaccine for every child in the world’ neemt u contact op met mevrouw ir. A. Hamidi, A.Hamidi@tudelft.nl / Ahd.Hamidi@intravacc.nl tel. 030 2742066 of met Claire Hallewas (persvoorlichter TU Delft), c.r.hallewas@tudelft.nl , +31 (0)6 4095 3085.

News

21 december 2022

BEI Best MSc Graduate 2022: Raman van Wee!

BEI Best MSc Graduate Awards 2022 Since 2020, Delft Bioengineering Institute (BEI) organizes a cross-campus competition for MSc students who performed remarkably well at their graduation projects in bioengineering. This year, nine very impressive theses were submitted. After a strenuous review and discussion, the jury finally agreed that Raman van Wee (MSc Nanobiology), Nastaran Barin (MSc Mechanical Engineering) and Juancito van Leeuwen (MSc Nanobiology and Biomedical Engineering) have delivered the most innovative, interdisciplinary bioengineering projects of 2022. On top of eternal fame, they will receive personal cash prizes of €1000, €500 and €250. 1. Raman van Wee (MSc Nanobiology) Thesis: Using DNA Nanotechnology and Fluorescence for Single-Molecule Protein Identification Supervisor: Chirlmin Joo (TNW/BN) Chirlmin Joo: “Raman is absolutely outstanding! He grasped the whole picture of the project in less than a month and was much motivated and capable to lead the project by making a grand plan and executing it promptly. Throughout his master’s project, he demonstrated original and independent thinking, which has helped revealing the potential of the new technology. It has also resulted in new methods in my group for protein labelling and single-molecule studies of DNA-tagged proteins, which will be essential for the next phase of the project. The quality and quantity of his data exceeded the expectation. He produced two research articles (one of them published in iScience) as a co-author as well as a review paper as a leading author.” 2. Nastaran Barin (MSc Mechanical Engineering) Thesis: 3D-Engineered Scaffolds to Study Primary Glioblastoma Microtube Formation and EGFR Expression Supervisors: Angelo Accardo (TU Delft), Pim French (Erasmus MC) Angelo Accardo: “The work performed by Nastaran is a perfect example demonstrating the added value of combining two different disciplines. Regardless of her engineering background, Nastaran showed immediately an innate predisposition also for the biological part of this study (cell culture, confocal imaging and advanced image data analysis tasks) which is a remarkable feat. The results of her MSc thesis were awarded with a final grade of 9/10. After obtaining her Master’s at TU Delft, she embarked in a PhD program at Erasmus MC in collaboration with TU Delft under my and Pim French’s supervision. Having a mechanical engineering background, undertaking a PhD in a medical center like Erasmus MC is the proof of how Nastaran can easily bridge these two environments, ways of thinking and required skill-sets. Her work has been recently published in Small, one of the most prestigious interdisciplinary journals in the field of bioengineering, and even featured the front cover.” 3. Juancito van Leeuwen (MSc Nanobiology and Biomedical Engineering) Thesis: Engineering of protein based phononic crystals for contrast-enhanced ultrasound imaging Supervisors: David Maresca (TNW/ImPhys), Valeria Garbin (TNW/ChemE) David Maresca: “Juancito has achieved and sustained an excellent level of research in the field of Biomolecular Ultrasound over the year that he has spent in my laboratory and that of Valeria Garbin. He is truly one of the most talented and hardworking master students I have worked with so far. In 2021, Valeria and I were awarded a BioDate MSc project entitled “Droplet‐based self‐assembly of gas vesicles for novel acoustic biosensors”, and in September, Juancito joined my research group as a MEP student to pursue this research project. Juancito’s research combined aspects of ultrasound imaging physics, molecular engineering, and microfluidics. It was truly an interdisciplinary research endeavour. He demonstrated that the assembly of protein-based ultrasound contrast agents could boost their acoustic scattering by fourfold. Based on this finding, he designed and tested microfluidic chips for the high-throughput fabrication of echogenic protein assemblies, that could ultimately serve as long circulating ultrasound contrast agents for neuroimaging. His research required to work proficiently with ultrasound imaging scanners, genetically encoded proteins, cryo-EM microscopes, microfluidic systems and phase contrast microscopes in multiple labs across campus. He defended his thesis for a double degree MSc and graduated Cum Laude.”