Descrizione del progetto
Biomodulazione avanzata di tessuti ingegnerizzati
I tessuti ingegnerizzati in 3D replicano la struttura e la funzione dei tessuti nativi, fornendo modelli avanzati per lo studio della fisiologia e delle malattie umane. Tuttavia, gli attuali strumenti non hanno la capacità di simulare il microambiente dinamico del corpo fornendo una modulazione elettrica e meccanica. Il progetto 5D-Neuro, finanziato dal CER, propone di sviluppare un nuovo biomateriale dotato di capacità di biomodulazione elettrica e meccanica che possa essere utilizzato per la realizzazione di tessuti ingegnerizzati in 3D. La stimolazione elettrica si avvarrà di nanostrutture di silicio ad attivazione ottica, mentre la modulazione meccanica farà leva su microstrutture di ferro manipolate da campi magnetici. Queste tecnologie saranno integrate nella piattaforma di 5D-NEURO che potrà essere impiegata per far progredire la nostra comprensione della ricerca sullo sviluppo del cervello, la crescita e la rigenerazione neuronale.
Obiettivo
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.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Parole chiave
Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Invito a presentare proposte
(si apre in una nuova finestra) ERC-2024-STG
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HORIZON-ERC -Istituzione ospitante
32000 Haifa
Israele