Description du projet
La biomodulation avancée des tissus artificiels
Les tissus fabriqués en 3D reproduisent la structure et la fonction des tissus natifs, offrant ainsi des modèles avancés pour l’étude de la physiologie et des maladies humaines. Cependant, les outils actuels n’ont pas la capacité d’imiter le microenvironnement dynamique du corps en fournissant une modulation électrique et mécanique. Le projet 5D-Neuro, financé par le CER, propose de concevoir un nouveau biomatériau ayant une capacité de biomodulation électrique et mécanique qui peut être utilisé pour la fabrication de tissus en 3D. La stimulation électrique recourra à des nanostructures de silicium activées optiquement, tandis que la modulation mécanique s’appuiera sur des microstructures de fer manipulées par des champs magnétiques. Ces technologies seront intégrées dans la plateforme 5D-NEURO qui peut servir à améliorer notre compréhension de la recherche sur le développement du cerveau, la croissance neuronale et la régénération.
Objectif
The cellular microenvironment is tightly regulated by biochemical and physical cues. While state of the art electrical and mechanical devices can perturb the biophysical cell niche in 2D monolayers, 3D tissue cultures are considered a much more comprehensive and representative model of the in vivo microenvironment. However, the available biomodulation “toolkit” does not meet the required level of complexity, specificity, and accuracy. This limitation hinders the ability to address basic questions in brain research and to develop new nonpharmacological interventions such as next generation neuroengineering-technologies and biointerfaces.
We propose to develop a novel biomaterial for nongenetic leadless electrical and mechanical biomodulation in 3D engineered tissues. The leadless electrical biomodulation will be induced via optical illumination of semiconducting silicon micro- and nanostructures, which will potentially yield spatial resolution of hundreds of nanometres, two orders of magnitude smaller than the current state-of-the-art 3D biointerfaces. The mechanical perturbation will be achieved by spatially defined iron microstructures that will be manipulated via spatially homogenous magnetic fields, resulting in mechanical perturbation resolution down to few microns, which is unprecedented in 3D tissue constructs. Lastly, we will integrate the two materials into a single 3D platform to construct the 5D-NEURO, allowing leadless electrical and mechanical bi-modal perturbation simultaneously and independently.
Herein, we will both establish a new tool for biophysical modulation and generate new fundamental knowledge about the role of bioelectrical, biomechanical, and their synergistic effect on neuronal growth and regeneration in 3D models. Moreover, such a platform lays the ground for next generation engineered tissues for applications spanning from fundamental brain developmental research and future translational clinical interventions.
Champ scientifique (EuroSciVoc)
CORDIS classe les projets avec EuroSciVoc, une taxonomie multilingue des domaines scientifiques, grâce à un processus semi-automatique basé sur des techniques TLN. Voir: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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- sciences naturellessciences chimiqueschimie inorganiquemétalloïde
- ingénierie et technologiebiotechnologie industriellebiomatériaux
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Mots‑clés
Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Thème(s)
Appel à propositions
(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2024-STG
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HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstitution d’accueil
32000 Haifa
Israël