Projektbeschreibung
Magnetische Felder bewegen Nanoschalter wie von Zauberhand und verbessern die Wundheilung
Während der letzten zehn Jahre gab es immer mehr Hinweise auf die Bedeutung der integrierten mechanischen und chemischen Signalgebungsnetzwerke für die Steuerung der Zellaktivität und der Regulierung der Wundheilung. Die Nutzbarmachung der Mechanotransduktion, der Methode, mit der Zellen mechanische Stimuli in elektrochemische Aktivität umwandeln, ist ein wachsendes Forschungsgebiet im Bereich Hautreparatur. Benötigt werden allerdings Techniken, um nichtinvasive Stimuli in Zellsignale umzuwandeln, die in Raum und Zeit strikt kontrolliert werden können, um die Heilung von Tiefengewebe anzuregen. Das EU-finanzierte Projekt SIROCCO nutzt dazu „magnetische Schalter“. Funktionalisierte magnetische Nanopartikel erkennen die betroffene Zelle und heften sich an die Oberfläche der Zellmembran an. Daraufhin werden sie von magnetischen Feldern aktiviert und lösen intrazelluläre Signalwege aus, um die Wundheilung zu verbessern und möglicherweise sogar über das Schicksal von Stammzellen zu bestimmen. Diese magnetischen Nanoschalter könnten in Zukunft in vielen weiteren Signalwegen und bei anderen Krankheitsverläufen eingesetzt werden.
Ziel
It is becoming increasingly clear that successful tissue engineering rests on capitalizing on more comprehensive understanding of mechanotransduction and its implication in skin homeostasis. In fact, the study of mechanotransduction is now a burgeoning research field, helping us to understand how cells respond to mechanical stimuli and convert them into biochemical signals, which in turn sheds light on the remote control of intracellular functions and the treatment of diseases. However, external activation of cellular signalling constitutes an important challenge due to the lack of non-invasive techniques that can be tuned in a spatiotemporal manner at a deep-tissue level. SIROCCO aims to control different pathways related with cutaneous mechanotransduction by using magnetic switchers in order to enhance wound healing. Magnetic nanoparticles functionalized with oriented fragments of proteins will selectively recognize cell surface adhesion receptors (cadherins) present on the membrane of living cells. Once attached to the cellular surface, the MNPs will be activated using external magnetic fields in order to control key intracellular pathways. This ambitious goal will be validated using genetically modified 2D and 3D in vitro models, and the possibility to enhance wound healing and to modulate stem cell fate will be tested. High precision remote control of cellular functions with temporal resolution is an extremely hot topic in tissue engineering. SIROCCO will go well beyond current state-of-the-art for non-invasive actuation of cellular functions in situ and will provide a powerful magnetomechanical transduction tool for mechanotransduction and tissue regeneration. The fundamental scientific advances proposed by SIROCCO are cross-disciplinary since these magnetic nanoswitchers may also find widespread applications in other processes where these pathways are involved, for instance in tumour progression.
Wissenschaftliches Gebiet
- natural sciencesbiological sciencesbiochemistrybiomoleculesproteins
- medical and health sciencesmedical biotechnologytissue engineering
- medical and health sciencesmedical biotechnologycells technologiesstem cells
- engineering and technologynanotechnologynano-materials
- medical and health sciencesbasic medicinephysiologyhomeostasis
Schlüsselbegriffe
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-STG - Starting GrantGastgebende Einrichtung
28006 Madrid
Spanien