Aquest projecte de recerca innovador i interdisciplinari combina l'enginyeria de microsistemes, la bioelectrònica i el cultiu de teixits per desenvolupar un òrgan en un xip, o sistema microfisiològic (MPS), que modela la contracció del múscul esquelètic en condicions fisiològiques i fisiopatològiques. Utilitzant biòpsies de múscul esquelètic humà extretes de cohorts de pacients sans, el repte científic rau en la recreació del microteixit muscular in vitro per reproduir la complexitat de la fisiologia d'aquest òrgan. L'objectiu a llarg termini és utilitzar aquest mateix dispositiu en pacients amb miopatia adquirida associada a disfunció orgànica*, i així comparar els dos estats, des del nivell molecular fins al tissular.
Pràctiques de segon any de màster: 6 mesos, de gener a juny de 2027. L'estudiant ha de tenir formació en biologia, concretament en biologia cel·lular (l'experiència amb cultius cel·lulars i microscòpia és un avantatge), així com interès per la física i l'electrònica. El projecte requereix que l'estudiant treballi en dos laboratoris diferents, adaptant-se entre un enfocament orientat a la física/electrònica i la seva aplicació a la recerca biològica.
El nostre enfocament inicial implica modelar un múscul anular (per exemple, un esfínter) per provar la nostra capacitat de dissenyar motlles en PDMS i adaptar la integració de tecnologies de sensors i/o actuadors múltiples i/o multiparàmetres per monitoritzar processos biològics normals i després patològics. Més concretament, desenvoluparem pous de cultiu en un polímer basat en silicona (PDMS) utilitzant dispositius impresos en 3D per crear entorns de cultiu toroïdals per generar models musculars en forma d'esfínter. Aquestes estructures permeten la contracció muscular al voltant del pilar central i la mesura d'aquestes contraccions mitjançant microscòpia de buit. Tenim previst registrar un fenomen de contracció homogènia en casos sans i una desincronització d'aquest mateix fenomen en la configuració patològica.
En una segona fase, tenim previst integrar en aquests pous de cultiu una matriu de micropalanques com les desenvolupades per l'equip de l'IES per mesurar l'electrofisiologia interna dels organoides. Aquestes micropalanques també estan equipades amb sensors de flexió. Mitjançant una disposició radial de les micropalanques, col·locades en un pou de cultiu toroïdal, tenim previst investigar la possibilitat d'estimular i registrar l'activitat elèctrica dels esfínters, així com les seves contraccions mecàniques.
L'estudiant contractat per a aquest treball participarà en tècniques de cultiu cel·lular (aïllament, diferenciació i manipulació de fibroblasts i mioblasts) per preparar models de teixit en un xip. També participarà, simultàniament, al laboratori de l'IES, en el desenvolupament de motlles de PDMS per modelar organoides segons models predefinits (esfínter/micropalanca). Finalment, aquest període de sis mesos inclourà proves inicials d'estimulació elèctrica utilitzant tecnologies microfluídiques i matrius de microelèctrodes (MEA) per registrar les primeres respostes d'aquests models cel·lulars avançats.
La nostra perspectiva a llarg termini es basa en un enfocament multiorgànic per comprendre i tractar malalties sistèmiques o interorgàniques, en particular mitjançant la integració d'altres teixits (per exemple, nerviós)