Vasiliki Giagka appointed associate editor for Bioelectronic Medicine

Vasiliki Giagka, assistant professor at the Bioelectronics Group at Delft University of Technology, has been invited to the editorial board of Bioelectronic Medicine. The journal asked Giagka for her expertise in fabrication microsystem integration and packaging for neural implants. With her appointment, Giagka is currently one of the youngest associate editors working for the journal.

Bioelectronic Medicine (BM) is an open access, peer reviewed and relatively young journal published by the Feinstein Institute for Medical Research (in New York, NJ, USA) on BMC’s platform (part of Springer Nature): The journal brings together material science, molecular medicine, bioengineering, neuroscience, computer science and other related disciplines focused on new insights into the role of the nervous system in disease and health, and the importance of discovering new molecular mechanisms and technologies to treat disease. The journal has an expanded community and multidisciplinary audience from healthcare, technology and scientific research. Specialists writing for BM come from fields such as neuroscience, biology, bioengineering, electronics, computing, data analytics, molecular medicine, pharmaceuticals, medical devices, and personalized medicine and last named is extremely important in the upcoming domain of bioelectronic medicine, also known as electroceuticals, the electronic counterparts of pharmaceuticals.

At the core of electroceuticals is the electrical signal used by the nervous system to communicate information. Virtually every cell in the body is directly or indirectly controlled by these neural signals. Bioelectronic medicine technologies can record, stimulate and block neural signaling. Through its ability to manipulate neural signals it will change the way physicians treat diseases and conditions such as rheumatoid arthritis, Crohn’s disease, diabetes, paralysis, bleeding and even cancer.

All articles published by BM are made freely and permanently accessible online immediately upon publication, without subscription charges or registration barriers. This nicely aligns with Delft University of Technology’s Open Acces policy.

For the same journal, Wouter Serdijn (also Section Bioelectronics at Delft University of Technology) has agreed to be serving as contributing editor. In this role, he will advise the editors of new trends, which may soon become prevalent in the field; keep up-to-date with the journal’s publications and provide feedback to the editors; contribute topic ideas and manuscripts to thematic series that will be implemented by the journal in the future; recommend articles from the field for publication./

First Microelectronics Synergy Grants

18 February 2019 by Webredactie

The department of Microelectronics (ME) has just awarded its first Synergy Grants to three research teams. As the name implies, these grants are intended to strengthen the synergy between the research done by the various sections of the ME department. The main authors of the winning research proposals are Akira Endo & Sten Vollebregt, Virgilio Valente & Massimo Mastrangeli and Bori Hunyadi.

According to Professor Geert Leus who heads the ME Research Committee, the Synergy Grants are also intended to kick-start the research of young faculty, as it can be quite challenging for them to obtain funding at the beginning of their research careers. The grants cover half the costs of a PhD candidate, with the rest coming from existing research funding. ‘The submitted proposals were carefully evaluated by the ME Research Committee on the basis of their scientific quality, their clarity and feasibility, the synergy between the participating sections, and the relationship to the departmental themes. The ME Management Team (MT) then decided to award Synergy Grants to the top three proposals.’

The aim of the grants is to encourage newly emerging combinations of technologies and to facilitate cross-overs between them, thus strengthening and broadening the departments research portfolio. This goal fits seamlessly within the research strategy of ME, which has defined itself around the four themes of Health & Wellbeing, XG, Safety & Security and Autonomous Systems to better address societal challenges.

Last week, the winners were received by the ME MT. They received flowers from the head of department (Kofi Makinwa) and had the opportunity to briefly present their proposals to the assembled MT. Below are short descriptions of the successful proposals.

Akira Endo & Sten Vollebregt: ‘The aim of our project TANDEM: Terahertz Astronomy with Novel DiElectric Materials is to develop advanced dielectric materials to realize superconducting microstrip lines with very low losses in the frequency ranges of 2-10 GHz and 100-1000 GHz. The PhD candidate will combine the dielectric deposition, characterization, material expertise and facilities of the ECTM group and the Else Kooi Laboratory, and the submillimetre wave device measurement capability of the THz Sensing Group and SRON. The aim is not only to realize low loss dielectrics, but also to understand the underlying physics that governs these losses. If successful, these microstrips will be immediately applied to enhance the sensitivity of the DESHIMA spectrometer on the ASTE telescope in Chile.’

Bori Hunyadi: ‘On one hand, the vast complexity of the human brain (10^11 neurons and 10^14 connections) enables us to process large amounts of information in the fraction of a second. At the same time, imperfections of the wiring in this vast network cause devastating neurological and psychiatric conditions such as epilepsy or schizophrenia. Therefore, understanding brain function is one of the greatest and most important scientific challenges of our times. Brain function manifests as various physical phenomena (electrical or e.g. metabolic) at different spatial and temporal scales. Therefore, the PhD candidate working on this grant will develop a novel multimodal and multiresolution brain imaging paradigm combining EEG and a novel imaging technique, fUS. The specific engineering challenge is to understand and describe the fUS signal characteristics, deal with the large amount of data it records using efficient computational tools; and finally, formulate the specification of a dedicated non-invasive, multimodal, wearable EEG-fUS device.’

Virgilio Valente & Massimo Mastrangeli: ‘The seed money of the Synergy Grant will partially support a joint PhD candidate to investigate the tight integration of an heart-on-chip device with dedicated electronic instrumentation in the same platform. Our aim is to bring sensing and readout electronics as close as possible to a cardiac tissue cultivated within a dedicated micro physiological device. The grant helps promoting the logical convergence between current departmental research activities at ECTM and BE and within the Netherlands Organ-on-Chip Initiative (NOCI) on the development of instrumented organ-on-chip devices.’

Wouter Serdijn nieuw lid Wetenschappelijke Raad Medical Delta

19 februari 2019 door Webredactie

Het bestuur van Medical Delta heeft Wouter Serdijn op 7 februari benoemd tot lid van de Wetenschappelijke Raad van Medical Delta. De Wetenschappelijke Raad heeft een belangrijke taak in het realiseren van de doelstelling ‘Technologische oplossingen voor duurzame zorg; Van Molecuul tot Toepassing’. De raad telt 26 leden en is sinds eind 2018 actief.

Als lid heeft Wouter Serdijn de taak om bij te dragen aan het creëren van het wetenschappelijk programma en daarmee aan de visie van Medical Delta. Hij helpt mede vorm te geven aan onderzoeksprogramma’s en zal als ambassadeur optreden. Serdijn: “Met diverse langlopende samenwerkingen met zowel het ErasmusMC en het LUMC waren EWI en mijn sectie Bioelectronics al ‘Medical Delta’ vanaf het eerste uur. Niet zo verwonderlijk, want het behouden en terugwinnen van 100% gezondheid gerelateerde kwaliteit van leven vraagt steeds vaker micro-elektronische ondersteuning. Deze ondersteuning is belangrijk, zowel voor het begrijpen van de menselijke fysiologie en het menselijk gedrag als voor het betrouwbaar stellen van een diagnose, voor het nauwkeurig en ongestoord monitoren en voor een succesvolle persoonlijke behandeling. Ik denk dat dit goed aansluit bij de missie van Medical Delta en ik draag namens EWI graag een steentje bij.”

Medical Delta is een netwerk van life sciences, gezondheids- en technologie-organisaties. Gevestigd in de Nederlandse Rijndeltaregio bundelen zij een brede kennis en ervaring en fungeren als katalysator voor innovatie en samenwerking op het gebied van gezondheid.

Twelve new Medical Delta projects

Medical Delta, the collaboration between TU Delft, Leiden University, LUMC and Erasmus MC Rotterdam, started 12 new projects to develop solutions for sustainable healthcare.

The programmes combine the knowledge and expertise of three universities and two university medical centres to address important societal healthcare challenges such as dementia, helping the elderly stay mobile as long as possible, and the regeneration of tissues with stem cells. They will receive almost EUR 400,000 each. Delta spoke to six of the Delft scientists involved.

Professor Wouter Serdijn of the Faculty of Electrical Engineering, Mathematics and Computer Science is involved in two of the projects. The first is called NeuroDelta: Ambulant Neuromonitoring for Prevention and Treatment of Brain Disease. Brain disorders that involve multiple brain regions are notoriously difficult to treat and impose a huge burden on society. Examples are migraine and autism. The NeuroDelta Consortium will try to tackle these disorders.

Wouter Serdijn: “We will develop a first-of-a-kind arrhythmia-on-a-chip model.” (Photo: Sam Rentmeester)

“One of the main problems is that many patients suffering from these brain disorders are diagnosed relatively late. In the current project, we will develop and evaluate a system for mouse models suffering from these types of disorders, paving the way for clinical applications. More specifically, we will develop a device that will allow us to monitor and modulate activity simultaneously in multiple brain regions of freely-moving animals. This will lead to a better understanding of network phenomena in the brain and the development of better treatment modalities for two disorders that lead to deficits in individual and social behavior: migraine and autism.”

The second project Serdijn works on is the Medical Delta Cardiac Arrhythmia Lab.

Heart arrhythmia is a group of conditions in which the heartbeat is irregular, too fast, or too slow. The mission of the Medical Delta Cardiac Arrhythmia Lab is to decrease the cardiac arrhythmia burden by providing patient-tailored therapy. “To this end, we plan to design and test novel bio-electronic diagnostic tools. We will develop a first-of-a-kind arrhythmia-on-a-chip model to study arrhythmia mechanisms, identify novel therapeutic targets and test innovative therapies.”

Health Prototype Grant voor Virgilio Valente

15 januari 2019 door Webredactie

De doelstelling van het TU Delft Health Initiative is het bevorderen van onderzoek op het gebied van gezondheidszorg aan de Technische Universiteit Delft en zij hebben 13 van de in totaal 26 aanvragen gehonoreerd.

Organs-on-chip (OoC) systemen vertegenwoordigen de nieuwe grens in biomedische engineering, gericht op het herproduceren en nabootsen van belangrijke aspecten van levende organen op microengineered biosystems, door het modelleren van de structurele en functionele complexiteit van organen, weefsel tot weefsel interacties en cellulair metaboisme. Gekoppeld aan microfluïdica en multi-parameter sensing, beloven OoC’s een belangrijke revolutie in de ontwikkeling van toekomstige gerichte geneesmiddelen en therapieën, door een essentieel alternatief te bieden voor conventionele celculturen en diermodellen. Door gebruik te maken van de onderscheidende kenmerken van moderne complementaire metaaloxide-halfgeleider (CMOS) technologie, gekoppeld aan high-density microelectrode array (MEA) systemen, kunnen we complexe maar toch compacte micro-elektronische biodevices ontwikkelen die in staat zijn om te interageren met biologische netwerken op een enkele cel schaal met een ongekende resolutie en gevoeligheid. Im-pedantie-gebaseerde metingen (IM) hebben een significant potentieel aangetoond in het monitoren van cel- en weefselcontracties, morfologie en cel-tot-cel heteroge-neutraliteit2. Impedantietesten worden momenteel routinematig ontwikkeld om de toxiciteit van geneesmiddelen in hartcelculturen te beoordelen. Commerciële systemen, waaronder de xCELLI-gence RCTA van ACEA Biosystems, zijn gebaseerd op het gebruik van twee elektroden voor IM, wat de meetresolutie sterk beperkt. Tot op heden is er geen commercieel of onderzoeksysteem dat in staat is om impedantieprofielen te meten van hartcelcultuur met hoge resolutie.

Lees meer over werk van Virgillio Valente:

Bioelectronics aan de slag voor duurzame gezondheidszorg

Kennisinstellingen in de Medical Delta (een consortium bestaande uit TU Delft, Erasmus MC, LUMC, Universiteit Leiden en Erasmus Universiteit Rotterdam) starten met een breed en uniek wetenschappelijk programma op het gebied van technologisch onderzoek naar innovatieve oplossingen voor duurzame gezondheidszorg. Daarmee gaat een investering gepaard van vijf miljoen euro in de komende vijf jaar.

De Medical Delta heeft twaalf onderzoeksprogramma’s gelanceerd die werken aan technologische oplossingen voor duurzame zorg. In drie programma’s is EWI vertegenwoordigd, te weten Neurodelta (Wouter Serdijn), Medical Delta Cardiac Arrhythmia Lab (Wouter Serdijn en Alle-Jan van der Veen) en Ultrafast Ultrasound for the Heart and Brain (Michiel Pertijs); allen onderdeel van de afdeling Microelectronics.

Om de onderzoekprogramma’s een extra impuls te geven worden binnen ieder onderzoeksprogramma een strategisch belangrijk project gefinancierd.

In het Medical Delta 2.0 Neurodelta programma zullen Vasiliki Giagka en Wouter Serdijn (beiden Sectie Bioelectronics) werken aan miniatuur-implantaten voor het gelijktijdig meten en beïnvloeden van hersenactiviteit door middel van licht en ultrageluid.

Lees meer over werk van Vasiliki Giagka:

Binnen het Medical Delta 2.0 Cardiac Arrhythmia Lab zullen Virgilio Valente (Sectie Bioelectronics) en Richard Hendriks en Borbala Hunyadi (beiden Sectie CAS) werken aan nieuwe bioelektronische signaal-acquisitie- en bewerkings-technieken voor het identificeren van de electropathologie van hartritmestoornissen, zoals boezemfibrilleren, in een organ-on-chip opstelling.

Lees meer over werk van Virgillio Valente:


The convergence of biology and semiconductor technology for the development of efficient bioanalytical systems at the nanoscale.
By Dr. Virgilio Valente

The new frontier in smart and efficient diagnostics and analytics is represented by the fusion of semiconductor technologies and electrochemical sensors. BioCMOS devices, also known as Lab-on-CMOS or CMOS biosensors, consist of microelectronic interfaces with integrated high-density sensing elements. On top of these elements, biological and chemical assays can be directly performed, limiting considerably the need for additional external units. The Bioelectronics group is currently developing BioCMOS microsystems that target applications, including lab-on-chip and organ-on-chip platforms, point-of-care devices, implantable and injectable smart biosensors. By leveraging the distinctive features of modern complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) technology, we can develop complex yet compact microelectronic bio-devices capable of interacting with biological networks at a cellular and molecular scale with unprecedented resolution and sensitivity. BioCMOS technology promises to play a key role in defining future targeted therapies and personalized medicine, cost-effective drug discovery and development, and efficient disease management strategies.

Read more on Page 18-21.

Bioelectronic Medicine

Durability of Electronic Circuits for Bioelectronic Medicine
6 November 2018
MSc Kambiz Nanbakhsh, Prof.Dr.Ir. Wouter Serdijn and Dr. Vasiliki Giagka

Imagine a tiny device that can treat patients by injecting small electrical pulses into the neuronal tissue. These tiny microelectronic devices are the main focus of a new exciting field called Bioelectronic Medicine, with the main goal of one day replacing conventional chemical drugs. When implanted, these devices can act on the body’s nervous system to treat a wide variety of disorders, such as rheumatoid arthritis, obesity, Crohn’s disease, migraine, epilepsy, etc.[1] .The technological challenges behind realizing such devices, however, are enormous and encompass almost every facet of microfabrication and bioengineering technologies.

Read more on Page 6, 7 and 8.

Studium Generale PODCAST: De Bionische Mens

Wil jij lekker onbekommerd van de zomer genieten maar nog wel wat kennis opdoen? Ga dan luisteren naar onze nieuwe podcast-serie “Van Droom Naar Daad”. Hierin gaan we in gesprek met de Delftse wetenschappers over de toekomst. Hoe zien zij de wereld voor zich en welke rol nemen zij daarin op. Ga mee op ontdekkingstocht in een wekelijkse aflevering zodat jij je deze zomer niet hoeft te vervelen.

In de allereerste aflevering voelen we hoogleraar bio-elektronica Wouter Serdijn aan de tand. Ziet hij de opkomst van de bionische mens voor zich? Een versmelting van mens en machine? En hoe dit te beschouwen, positief of negatief? En wat is dat nou precies bio-elektronica, wat kunnen we daar nu al mee? Je kunt de podcast beluisteren via Soundcloud, Stitcher en ITunes.

Hoe verbeteren chips het menselijk lichaam?

Hoe verbeteren chips het menselijk lichaam?

Luister naar de podcast op:

donderdag 28 juni 2018 | NTR | Bouwe van Straten

Ruim 200 Nederlanders lopen al rond met een chip in hun lichaam, en het aantal groeit. Dat kan voor allerlei doeleinden zijn, van gemak tot verbetering van de kwaliteit van leven.

Hoe verbeteren chips het menselijk lichaam?

“Ik heb een thermometer, een rfid-chip waarmee ik mijn auto kan ontgrendelen en een chip waar data op staan, waaronder bitcoins,” vertelt Tom Oudenaarden, een piercer en bio-hacker die chips implanteert, ook bij zichzelf. De reden? Gemak. “Ik hoef geen sleutels meer bij me te dragen, en als banken straks gaan meewerken hoef ik ook geen pasje meer mee te nemen.” Oudenaarden zou zijn arsenaal aan geïmplanteerde chips graag ook nog uitbreiden met een gps-tracker.

Gemak, of een beter leven?

Wouter Serdijn, bio-elektronicus aan de TU Delft, houdt zich bezig met de medische toepassing van chips in het menselijk lichaam. Zelf draagt hij geen chips: “Ik richt me vooral op mensen die wat minder fortuinlijk zijn, die een stoornis hebben. Ik probeer technologie te ontwikkelen die hun kwaliteit van leven kan verbeteren.”

Dergelijke implantaten kun je bijvoorbeeld gebruiken om insuline af te geven. Maar daarvoor is het nodig dat zo’n chip ook nauwkeurig kan meten wat de behoefte van de patiënt is. “Als je kijkt naar elektronische implantaten, is dat eigenlijk de heilige graal: enerzijds meten wat de patiënt nodig heeft en dat dan vervolgens ook kunnen toedienen.”

Alles wat digitaal is, is te hacken

Een probleem is wel dat dergelijke apparatuur ook gehackt kan worden. “Alles wat digitaal is, kan gehackt worden”, erkent Oudenaarden. Maar echt zorgen maakt hij zich daar niet over: “Wie wil mijn tweedehands Alfa nu hebben? Er zijn veel leukere auto’s”.

Serdijn is er minder gerust op, met name als het om medische apparatuur gaat: “Veel medische apparaten zijn bijzonder makkelijk te hacken, en daar ben ik niet gerust op. Wij zijn ook in gesprek met medische bedrijven, omdat we vinden dat ze er iets aan moeten doen.” Hij erkent dat de beveiligingen tegen hacken steeds beter worden, maar ziet tegelijkertijd dat bedrijven nog lang niet het maximale doen om hun apparaten ‘onhackbaar’ te maken.

Dit artikel is verzorgd door de wetenschapsredactie van NPO Focus.