Protheses maken met een slimme combinatie van 3D-printing en een smartphone-app. Van vervuild water weer gezond drinkwater maken met behulp van nanotechnologie en zonlicht. Betaalbare en simpel hanteerbare diagnosetools ontwikkelen voor tropische ziektes zoals malaria, gebaseerd op innovatieve DNA-technieken. Dat is een greep uit de onderzoeksonderwerpen waar zeven promovendi onder leiding van vooraanstaande onderzoekers als Cees Dekker en Jenny Dankelman via de TU Delft de komende jaren mee aan de slag gaan. Doel: met wetenschap en techniek een concrete bijdrage leveren aan het oplossen van mondiale maatschappelijke problemen.

De thema’s van de zeven onderzoeksprojecten variëren van drinkwater en watermanagement tot gezondheid en energie. De promovendi gaan onder leiding van een mix van fysici, chemici, elektrotechnici, civiele technici, industrieel ontwerpers en bouwkundigen aan de slag en combineren in hun onderzoek verschillende wetenschappelijke disciplines.

Win-win
Om concrete resultaten te boeken en dus impact te hebben, gaan de Delftse onderzoekers nauw samenwerken en kennis uitwisselen met lokale overheden, kennisinstellingen en bedrijven. Onderzoeker prof. Nick van de Giesen, voorzitter van het Delft Global Initiative: “Wij willen als Delft Global bijdragen aan het oplossen van urgente en belangrijke maatschappelijke problemen in ontwikkelingslanden, die relevant zijn voor de hele wereld. Voor de Delftse ingenieurs zijn de onderwerpen wetenschappelijk en technisch heel uitdagend en voor de lokale bevolking in Afrika of Zuidoost-Azië heeft het onderzoek een enorme impact. Daarnaast nemen we de kennis en ervaring die ter plekke is opgedaan ook weer mee terug naar Nederland voor verder onderzoek en toepassingen. Win-win, dus.”

Speerpunt van de TU Delft
De TU Delft heeft 1 januari 2015 het Delft Global Initiative gelanceerd, wat alle activiteiten op het vlak Science and Technology for Global Development binnen de TU Delft bundelt en een boost wil geven. Het Delft Global Initiative richt zich niet alleen op onderzoek en onderwijs, maar ook op partnerships en ondernemerschap. Binnen de TU Delft gebeurt al veel op dit vlak en dit nieuwe platform is opgericht om de slagkracht aanzienlijk te vergroten.

De Delft Global Research Fellowships zijn ingesteld om het initiatief een vliegende start te geven. De volgende ronde volgt naar verwachting eind 2015, met toekenningen begin 2016. Als u vragen heeft, wilt samenwerken of anderszins wil bijdragen aan Delft Global, neem dan gerust contact op met de programmamanager Jennifer Kockx.

De projecten zijn:

Toegang tot protheses dankzij 3D-printen en smartphone-app
Paul Breedveld, faculteit Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek & Technische Materiaalwetenschappen (3ME), afdeling Biomechanical Engineering

Door de nieuwste ontwikkelingen op het gebied van smartphone-technologie te combineren met de schijnbaar onuitputtelijke mogelijkheden van 3D-printen, willen wij protheses toegankelijker maken voor mensen in de derde wereld die een amputatie hebben ondergaan. Daarvoor gaan wij een geavanceerde, gratis app voor iOS/Android ontwikkelen waarmee iemand met een smartphonecamera wordt gescand en het complexe ontwerpproces voor de prothese geheel wordt geautomatiseerd. Het resultaat is een ontwerptekening voor een 3D-printer waarmee een goed passende prothese kan worden gemaakt. In dit project wordt niet alleen nieuwe, fundamentele kennis gegenereerd over automatisch ontwerpen en produceren, maar wordt ook samengewerkt met een aantal liefdadigheidsinstellingen om lokale initiatieven op het gebied van 3D-printen te stimuleren en de toeleveringsketen voor protheses te optimaliseren.

SAFE – Surgery: Veilige en hoge kwaliteit betaalbare instrumenten voor wereldwijd toegankelijke chirurgie
Jenny Dankelman, faculteit Werktuigbouwkunde, Maritieme Techniek & Technische Materiaalwetenschappen, afdeling Biomechanical Engineering
Wereldwijd hebben miljarden mensen geen toegang tot basale chirurgische zorg. Tijdens het opereren worden electrochirurgische instrumenten gebruikt om bijvoorbeeld een wond dicht te branden, zodat er geen bloedingen gaan ontstaan. Met de ontwikkeling van veilige en betaalbare chirurgische instrumenten willen we een van de grootste instrument gerelateerde problemen in basale chirurgie oplossen. Het SAFE device dat we gaan ontwikkelen is gebaseerd op bestaande behandelprincipes, vereist minimaal onderhoud en moet een patiënt-veilige procedure verzekeren. De Female Cancer Foundation geeft support aan dit project. De Female Cancer Foundation en klinische en technische onderzoeksgroepen in Indonesië ondersteunen de ontwikkeling en de implementatie van het SAFE device in Indonesië en Afrika.
Point-of-care tests voor de diagnose van parasitaire aandoeningen in ontwikkelingsgebieden
Cees Dekker, faculteit Technische Natuurwetenschappen, afdeling Bionanoscience

De diagnose van ziektes in een omgeving met beperkte middelen is een grote uitdaging, doordat laboratoriumapparatuur, een stabiele elektriciteitsvoorziening en gekwalificeerd personeel niet voorhanden zijn. Door bepaalde onderdelen van het bacteriële afweersysteem een nieuwe functie te geven, ontwikkelen we een nieuw, DNA-gevoelig platform waarvoor geen elektriciteit nodig is en dat onder een breed scala aan omstandigheden functioneert. Door deze diagnostische middelen op DNA-basis in te pakken in lab-op-een-chip-devices ontstaat er een goedkoop hulpmiddel waarmee ook ongetrainde gebruikers een diagnose kunnen stellen – ongeveer zoals bij een zwangerschapstest. Met deze nieuwe test kan iedereen overal controleren op parasitaire aandoeningen zoals malaria en verwaarloosde tropische ziekten zoals leishmaniasis. De onderzoekers zullen nieuwe methodes ontwikkelen die zullen worden getest in samenwerking met partners bij het Koninklijk Instituut voor de Tropen en in Kenia en Soedan.
Alle zegen komt van boven: de regenval in Afrika gemeten, gemodelleerd, in kaart gebracht en geanalyseerd
Nick van de Giesen, faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen, afdeling Watermanagement

Meer dan 600 miljoen mensen op het Afrikaanse platteland zijn voor hun bestaan afhankelijk van regen. Bij te weinig regen mislukt de oogst, waardoor de ontwikkeling spaak loopt. De wetenschappelijke kennis over regen in Afrika is zeer beperkt en onze modellen spreken elkaar tegen. Satellieten verschaffen weliswaar grote hoeveelheden data, maar zonder metingen op de grond zijn die niet nauwkeurig genoeg. Door nieuwe metingen op de grond (zie www.tahmo.org) te combineren met satellieten en numerieke modellen levert dit project een belangrijke bijdrage aan onze wetenschappelijke kennis over regen in Afrika. Het onderzoek zal worden uitgevoerd via een netwerk van universiteiten in Afrika en veldlocaties in Ghana en Kenia.

Waterzuivering op basis van zonlicht en nanotechnologie
Ruud van Ommen, faculteit Technische Natuurwetenschappen, afdeling Chemical Engineering
Een van de ernstigste wereldwijde problemen is die van watervervuiling: zo’n 750 miljoen mensen hebben geen toegang tot schoon drinkwater, met name in Sub-Saharisch Afrika en Zuidoost-Azië. Binnen dit project maken we gebruik van een geavanceerde techniek voor nanofabricatie om materialen te maken die chemische reacties versnellen op basis van zonlicht. Die materialen gaan we toepassen in een reactorontwerp, waar ze kunnen worden gebruikt om biologische en chemische watervervuiling af te breken. Samen met onze Vietnamese partners proberen we de problemen rondom watervervuiling op te lossen. De reactor zal worden getest op meerdere plekken in Vietnam, een dichtbevolkt ontwikkelingsland in Zuidoost-Azië.
Virusverwijdering met low-cost keramische membranen
Doris van Halem, faculteit Civiele Techniek en Geowetenschappen, afdeling Watermanagement & Gezondheidstechniek

Low-cost keramische membraanfilters worden wereldwijd geproduceerd, onder meer in Nicaragua, Cambodja en Ghana. Ze worden gezien als een effectieve manier om de publieke gezondheid te verbeteren. Deze lokaal geproduceerde filters verwijderen hoofdzakelijk de grotere micro-organismen uit het water, zoals protozoa en bacteriën. Virussen kunnen ze echter niet uit het water filteren, terwijl virussen via water overgedragen ziektes zoals hepatitis veroorzaken. In dit interfacultaire project (CiTG, IO, ChemE) zullen de filters aangepast worden met een fijne, biologisch actieve toplaag voor virusverwijdering. Ook zal er gekeken worden naar het inbakken van metalen nanodeeltjes om de verwijdering van virussen te verbeteren. De onderzoekers gaan nauw samenwerken met onderzoeksinstellingen, universiteiten en NGOs in Nicaragua, en richten zich in het bijzonder op het gebruik van lokale materialen en mensgerichte ontwerpen.

Betaalbare toegang tot zonne-energie voor huishoudens met een laag inkomen
Jelena Popovic, faculteit Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica, afdeling Electrical Sustainable Energy

Zo’n 30-40% van de bevolking van Zuid-Afrika heeft geen beschikking over elektriciteit – reden om de energieproblematiek uit te roepen tot de eerste van Zuid-Afrika’s negen strategische prioriteiten voor 2015. Recent zijn er kleine systemen op basis van zonnecellen op de markt gebracht, maar grote energiesystemen zijn nog altijd te duur, aangezien daarvoor meer energie en meer ruimte nodig is. Door de basistechnologie te ontwikkelen voor een groter maar goedkoop energiesysteem waarin zonnecellen, vermogenselektronica en opslag met elkaar zijn geïntegreerd, kunnen we huishoudens voorzien van elektriciteit voor basisvoorzieningen als een koelkast, verlichting en tv. Daardoor kunnen ook mensen met weinig koopkracht op betaalbare wijze gebruikmaken van zonne-energie en is het systeem bruikbaar in ziekenhuizen, scholen e.d. op het platteland. De projectpartners in ontwikkelingslanden (Zuid-Afrika, Cambodja, India) zijn kennisinstellingen, energieleveranciers en het bedrijfsleven.