Detta innovativa och tvärvetenskapliga forskningsprojekt kombinerar mikrosystemteknik, bioelektronik och vävnadsodling för att utveckla ett ”organ-on-a-chip”, eller ett mikrofysiologiskt system (MPS), som modellerar skelettmuskelkontraktion under fysiologiska och patofysiologiska förhållanden. Med hjälp av biopsier från mänsklig skelettmuskulatur, tagna från grupper av friska patienter, ligger den vetenskapliga utmaningen i att återskapa muskelmikrovävnad in vitro för att återge komplexiteten i detta organs fysiologi. Det långsiktiga målet är att använda samma anordning hos patienter med förvärvad myopati i samband med organdysfunktion* och därmed jämföra de två tillstånden, från molekylär till vävnadsnivå.
Praktik under andra året på masterprogrammet – 6 månader, från januari till juni 2027. Studenten måste ha en bakgrund inom biologi, särskilt inom cellbiologi (erfarenhet av cellodling och mikroskopi är meriterande), samt ett intresse för fysik och elektronik. Projektet kräver att studenten arbetar vid två olika laboratorier och kan växla mellan ett fysik- och elektronikorienterat tillvägagångssätt och dess tillämpning inom biologisk forskning.
Vår inledande strategi går ut på att modellera en ringformad muskel (t.ex. en sfinkter) för att testa vår förmåga att konstruera formar i PDMS och att anpassa integreringen av flera och/eller flerparametriska sensor- och/eller aktuatortekniker för övervakning av normala och därefter patologiska biologiska processer. Mer specifikt kommer vi att utveckla odlingsbrunnar i en silikonbaserad polymer (PDMS) med hjälp av 3D-printade anordningar för att skapa toroidformade odlingsmiljöer för framställning av sfinkterformade muskelmodeller. Dessa strukturer möjliggör muskelkontraktion kring den centrala pelaren och mätning av dessa kontraktioner med hjälp av vakuummikroskopi. Vi planerar att registrera ett homogent kontraktionsfenomen i friska fall och en desynkronisering av samma fenomen i den patologiska konfigurationen.
I en andra fas planerar vi att integrera en mikrospaksmatris i dessa odlingsbrunnar, liknande de som utvecklats av IES-teamet för att mäta organoidernas interna elektrofysiologi. Dessa mikrospakar är även utrustade med böjningssensorer. Med hjälp av en radiell placering av mikrospakarna i en toroidformad odlingsbrunn planerar vi att undersöka möjligheten att stimulera och registrera sfinkternas elektriska aktivitet samt deras mekaniska sammandragningar.
Den student som rekryteras för detta arbete kommer att delta i cellodlingstekniker (isolering, differentiering och manipulation av fibroblaster och myoblaster) för att framställa ”tissue-on-a-chip”-modeller. Hen kommer samtidigt att delta i IES-laboratoriet i utvecklingen av PDMS-formar för att modellera organoider enligt fördefinierade modeller (sfinkter/mikrospak). Slutligen kommer denna sexmånadersperiod att omfatta inledande försök med elektrisk stimulering med hjälp av mikrofluidikteknik och mikroelektrodmatriser (MEA) för att registrera de första reaktionerna hos dessa avancerade cellmodeller.
Vårt långsiktiga perspektiv bygger på ett multiorgansperspektiv för att förstå och behandla systemiska eller interorganiska sjukdomar, framför allt genom integration av andra vävnader (t.ex. nervvävnad).