Description du projet
Une nouvelle façon d’étudier les effets de forces opposées sur de minuscules structures biologiques
La signalisation cellulaire intervient dans des fonctions aussi diverses que le développement, la perception sensorielle, la régulation des gènes et l’immunité. Notre compréhension des signaux chimiques et électriques, tels que ceux à l’origine de la transmission synaptique, a considérablement augmenté avec l’utilisation de systèmes modèles. Cependant, l’élucidation des interactions biomécaniques d’importance critique dans les processus biologiques tarde, en partie à cause du manque de méthodes sophistiquées. Bio-Plan développe une plateforme pionnière pour répondre à ce besoin. Il exploite des structures biomimétiques minuscules, un contrôle précis du flux de fluide autour de celles-ci et, bien sûr, des capteurs extrêmement sensibles pour mesurer les forces qui en résultent. Le système pourrait créer un changement radical dans notre compréhension des forces hydrodynamiques et mécaniques impliquées dans les processus biologiques fondamentaux.
Objectif
Biomechanical interactions between cells and their environment are essential in almost any biological process, from embryonic development to organ function to diseases. Hence, biomechanical interactions are crucial for health and disease. Examples are hydrodynamic interactions through fluid flow, and forces acting directly on cells. Existing methods to analyze and understand these interactions are limited however, since they do not offer the required combination of precisely controlled flow and accurate applying and sensing of forces. Also, they often lack a physiological environment. A breakthrough in biomechanical analysis is therefore highly needed. We will realize a novel microfluidic platform for biomechanical analysis with unprecedented possibilities of controlling fluid flow and applying and sensing time-dependent forces at subcellular scales in controlled environments. The platform will be uniquely based on bio-inspired magnetic artificial cilia, rather than on conventional microfluidic valves and pumps. Cilia are microscopic hairs ubiquitously present in nature, acting both as actuators and sensors, essential for swimming of microorganisms, transport of dirt out of our airways, and sensing of sound, i.e. they exactly fulfill functions needed in biomechanical analysis. We will develop novel materials and fabrication methods to realize microscopic polymeric artificial cilia, and integrate these in microfluidic devices. Magnetic actuation and optical readout systems complete the platform. We will apply the novel platform to address three fundamental and unresolved biomechanical questions: 1. How do hydrodynamic interactions with actuated cilia steer cellular and particle transport? 2. How do local and dynamic mechanical forces on cells fundamentally influence their motility and differentiation? 3. How do hydrodynamic interactions between cilia steer embryonic development? This unique platform will enable to address many other future biomechanical questions.
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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