Opis projektu
Stymulacja komórek z użyciem miękkich, zmiennokształtnych polimerów
Żywe organizmy w inteligentny sposób reagują na różne bodźce, w tym także na bodźce mechaniczne. Czynniki mechaniczne to istotne modulatory wzrostu, rozwoju i naprawy tkanek, a ich potencjalne użycie w leczeniu jest popularnym tematem prac badawczo-rozwojowych. Polimery magnetoaktywne (ang. magneto-active polymer, MAP) – miękkie materiały kompozytowe, które zmieniają kształt pod wpływem magnetyzacji – idealnie nadają się do stymulowania wzrostu i naprawy struktur biologicznych. Jednak aby można było lepiej kontrolować te materiały, konieczne jest lepsze zrozumienie zjawisk fizycznych, którym zawdzięczają swoje właściwości. Zespół finansowanego ze środków UE projektu 4D-BIOMAP zamierza wykorzystać zaawansowaną technikę druku 3D, by wytwarzać materiały MAP i opisywać ich użycie w kluczowych zastosowaniach związanych z funkcjonowaniem układu nerwowego.
Cel
MAPs are polymer-based composites that respond to magnetic fields with large deformation or tuneable mechanical properties. I aim to apply heterogeneous 3D printed MAPs as modifiable substrates to support biological structures which can have their deformation state and stiffness controlled by the external application of magnetic stimuli. Such mechanical stimulation has an important role on biological structures leading to alterations in functional responses, morphological changes and activation of growth or healing processes. Current bottlenecks preventing progress in this field are a lack of: a) appropriate experimental methodologies to enable characterisation of the behaviour of these materials; b) fundamental theoretical underpinnings to support the design and application of these new materials. The first step is to undertake in depth characterisation and assessment of 4D printed MAPs to create a detailed understanding of the underlying physics controlling the interactions between the polymeric matrices and embedded magnetic particles during application of mechanical and/or magnetic loadings. I will then culture biological structures on the novel 4D printed MAPs to create a ‘designed’ biostructure with specified and controllable responses to a given magnetic stimulus. These novel biostructures will be assessed using three applications: a) astrocyte cellular networks, b) neuronal circuits and c) astrocyte-neuronal networks. The evaluation of cellular damage, morphological and physiological alterations will validate the performance of the new biostructures and also contribute new understanding to the effects of deformation and stiffness gradients during glial scarring on physiological functions of central nervous system cells. The resulting deep understanding of magneto-mechanics of MAPs and their further development for controllable stimulation devices, will enable the international consolidation of my research group within the mechanics and bioengineering fields.
Dziedzina nauki
- natural sciencesbiological sciencesneurobiology
- engineering and technologymaterials engineeringcomposites
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringinformation engineeringtelecommunicationstelecommunications networksmobile network
- natural scienceschemical sciencespolymer sciences
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
ERC-STG - Starting GrantInstytucja przyjmująca
28903 Getafe (Madrid)
Hiszpania