Dette innovative og tverrfaglige forskningsprosjektet kombinerer mikrosystemteknikk, bioelektronikk og vevskultur for å utvikle et organ-på-en-brikke, eller mikrofysiologisk system (MPS), som modellerer skjelettmuskelkontraksjon under fysiologiske og patofysiologiske forhold. Ved å bruke menneskelige skjelettmuskelbiopsier tatt fra kohorter av friske pasienter, ligger den vitenskapelige utfordringen i å gjenskape muskelmikrovev in vitro for å reprodusere kompleksiteten i dette organets fysiologi. Det langsiktige målet er å bruke den samme enheten hos pasienter med ervervet myopati assosiert med organdysfunksjon*, og dermed sammenligne de to tilstandene, fra molekylært til vevsnivå.
Andreårs masterpraksis – 6 måneder, fra januar til juni 2027. Studenten må ha bakgrunn i biologi, spesielt innen cellebiologi (erfaring med cellekultur og mikroskopi er en fordel), samt interesse for fysikk og elektronikk. Prosjektet krever at studenten jobber på tvers av to forskjellige laboratorier, og tilpasser seg mellom en fysikk-/elektronikkorientert tilnærming og dens anvendelse i biologisk forskning.
Vår første tilnærming innebærer å modellere en ringformet muskel (f.eks. en lukkemuskel) for å teste vår evne til å designe former i PDMS, og for å tilpasse integreringen av flere og/eller multiparameter sensor- og/eller aktuatorteknologier for å overvåke normale og deretter patologiske biologiske prosesser. Mer spesifikt vil vi utvikle kulturbrønner i en silikonbasert polymer (PDMS) ved hjelp av 3D-printede enheter for å lage toroidale kulturmiljøer for å generere lukkemuskelformede muskelmodeller. Disse strukturene tillater muskelkontraksjon rundt den sentrale søylen og måling av disse sammentrekningene ved vakuummikroskopi. Vi planlegger å registrere et homogent kontraksjonsfenomen hos friske tilfeller og en desynkronisering av det samme fenomenet i den patologiske konfigurasjonen.
I en andre fase planlegger vi å integrere en mikrolevermatrise i disse kulturbrønnene, lik de som er utviklet av IES-teamet, for å måle den interne elektrofysiologien til organoider. Disse mikroleverne er også utstyrt med bøyesensorer. Ved å bruke et radielt arrangement av mikroleverne, plassert i en toroidal kulturbrønn, planlegger vi å undersøke muligheten for å stimulere og registrere den elektriske aktiviteten til sfinktere, samt deres mekaniske sammentrekninger.
Studenten som rekrutteres til dette arbeidet vil delta i cellekulturteknikker (isolering, differensiering og manipulering av fibroblaster og myoblaster) for å utarbeide vev-på-en-brikke-modeller. Han/hun vil også delta, samtidig, i IES-laboratoriet, i utviklingen av PDMS-former for å modellere organoider i henhold til forhåndsdefinerte modeller (sfinkter/mikrolever). Til slutt vil denne seksmånedersperioden inkludere innledende elektriske stimuleringsforsøk ved bruk av mikrofluidiske teknologier og mikroelektrodearrays (MEA-er) for å registrere de første responsene til disse avanserte cellemodellene.
Vårt langsiktige perspektiv er basert på en flerorganstilnærming til forståelse og behandling av systemiske eller interorgansykdommer, særlig gjennom integrering av andre vev (f.eks. nervevev).