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Supramolecular & Covalent Bonds for Engineering Spatiotemporal Complexity in Hydrogel Biomaterials

Descrizione del progetto

Idrogel con legami supramolecolari e covalenti imitano la matrice extracellulare

Le cellule sono i cavalli da tiro del corpo umano ma non potrebbero svolgere le loro funzioni senza la grande rete di proteine e altre molecole presenti nello spazio tra di esse. La matrice extracellulare aiuta le cellule ad attaccarsi e a comunicare tra loro, consentendo processi quali la migrazione, la guarigione delle ferite e la differenziazione. Tale matrice è di particolare interesse per gli ingegneri tissutali, che devono fare i conti con lo scarso controllo spazio-temporale delle dinamiche dei materiali delle attuali matrici extracellulari sintetiche. Il progetto SupraValent, finanziato dal CER, cercherà di superare questo problema con combinazioni strategiche di assemblaggi supramolecolari dinamici con legami covalenti reversibili o degradabili. Questo aspetto sarà esplorato sfruttando la modifica covalente di polimeri supramolecolari 1D.

Obiettivo

Current biomaterials poorly recapitulate the tough, responsive, and spatiotemporal behavior of native extracellular matrices (ECM). This recapitulation of ECM complexity is imperative to create environments that can effectively communicate with living cells. A key missing component in synthetic ECM-mimetics is spatiotemporal control of material dynamics. Supramolecular biomaterials hold significant promise to fill this need, yet their poor mechanical properties often limit application. I hypothesize that strategic combinations of dynamic supramolecular assemblies with reversible/degradable covalent bonds can lead to tough, hierarchical, and spatiotemporally complex hydrogels. After all, nearly all hierarchical materials in nature are composed of optimized combinations of supramolecular and covalent bonds. In SupraValent, I will test my hypothesis with the design and exploration of spatiotemporal changes to hydrogel properties via covalent modification of 1D supramolecular polymers. SupraValent will first create structure/dynamics/property relationships of supramolecular assemblies between solution-phase studies and hydrogel materials. I will leverage this information to create tough supramolecular biomaterials and bioinks, which allow for the introduction of spatiotemporal gradients and cell-mediated changes (via degradation) to the material’s properties. Then, I will introduce innovative cell/material constructs where the cells create covalent bonds on the materials over the lifetime of culture. Here, genetically modified bacteria will introduce the spatiotemporal complexity into the construct, moving towards living material’s modifications. These studies will transform the way we create and control timescales in dynamic biomaterials, and open supramolecular hydrogels to new applications. Furthermore, this work will provide a much-needed breakthrough to creating life-like materials with controllable properties.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2022-COG

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Istituzione ospitante

UNIVERSITEIT MAASTRICHT
Contributo netto dell'UE
€ 2 000 000,00
Indirizzo
MINDERBROEDERSBERG 4
6200 MD Maastricht
Paesi Bassi
Regione
Zuid-Nederland Limburg (NL) Zuid-Limburg
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 2 000 000,00

Beneficiari (1)