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4D bioprinting shape-morphing tissues using phototunable supramolecular hydrogels

Descrizione del progetto

La mutazione della forma programmabile di organi biostampati

Durante lo sviluppo e prima di raggiungere la loro forma, composizione e funzione finale, gli organi subiscono trasformazioni dinamiche della forma, innescate da forze quale la crescita volumetrica dei tessuti. Tuttavia, gli attuali metodi di biostampa di organi non sono in grado di coadiuvare i cambiamenti morfogenetici della forma poiché utilizzano idrogel statici. Il progetto morphoPRINT, finanziato dal Consiglio europeo della ricerca, si propone di istituire una piattaforma di idrogel dinamici capaci di regolare spazialmente la crescita volumetrica dei tessuti biostampati e permettere la mutazione della forma programmabile. In primo luogo, realizzerà idrogel innovativi che è possibile attivare spazialmente su richiesta per favorire o resistere alla crescita volumetrica. In secondo luogo, morphoPRINT esaminerà i principi della mutazione della forma tramite la piattaforma. Infine, impiegherà i risultati per progettare tubi cardiaci biostampati soggetti a cambiamenti morfologici ispirati allo sviluppo.

Obiettivo

During embryonic development, organs emerge through highly dynamic processes driven by complex shape-transformations that sculpt their final shape, composition, and function. Despite this, existing approaches to organ bioprinting employ static hydrogels that are not capable of supporting morphogenetic shape changes. Further, we lack an understanding of how key morphogenetic forces such as volumetric tissue growth can be leveraged to re-engineer fundamental tissue shape-morphing behaviours such as bending, buckling, bulging, or twisting. These are major barriers preventing the design of bioprinted tissues that undergo shape-transformations essential for their evolution into a functional final form. Recognising this, the goal of morphoPRINT is to develop a dynamic hydrogel platform that can spatially turn “on” or “off” volumetric growth in bioprinted tissues to direct 4D shape-morphing, and to use this platform to re-engineer morphogenetic shape changes that sculpt the tissue into a more mature form. To realise this goal, we propose ground-breaking technological advances to create hydrogels with independent networks of 1) supramolecular crosslinks that support volumetric growth and 2) photoresponsive covalent crosslinks that can be spatially activated to resist volumetric growth. We will use this platform to explore how spatial patterns of volumetric growth can drive tissue bending, buckling, and bulging, which will lead to a new conceptual understanding of the physical principles that drive tissue shape-morphing. We will then apply these principles towards the design of bioprinted heart tubes that undergo embryonic-like looping into an early 4-chamber structure. morphoPRINT will enable, for the first time, bioprinted organs that undergo programmable shape-morphing. This will set the stage for a new horizon in organ-engineering research focused on recapitulating physical aspects of morphogenesis rather than just the end-stage geometrical structure of the organ.

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Istituzione ospitante

UNIVERSITY OF GALWAY
Contribution nette de l'UE
€ 1 499 906,00
Indirizzo
UNIVERSITY ROAD
H91 Galway
Irlanda

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Regione
Ireland Northern and Western West
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 499 906,00

Beneficiari (1)