DESIGN OF GRAPHENE HYBRID GELS FOR CELL CULTURE: INTELLIGENT AND PRINTABLE MATERIALS (Q3141753)
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Project Q3141753 in Spain
| Language | Label | Description | Also known as |
|---|---|---|---|
| English | DESIGN OF GRAPHENE HYBRID GELS FOR CELL CULTURE: INTELLIGENT AND PRINTABLE MATERIALS |
Project Q3141753 in Spain |
Statements
107,448.0 Euro
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134,310.0 Euro
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80.0 percent
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1 January 2018
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31 December 2020
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UNIVERSIDAD DE CASTILLA-LA MANCHA
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38°57'35.10"N, 3°52'58.26"W
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13034
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ESTE PROYECTO INTENTA AFRONTAR UNA DE LAS CUESTIONES MAS DESAFIANTES DE NUESTRA SOCIEDAD: ¿PODEMOS PRODUCIR, PARTIENDO DESDE CERO Y CON LA AYUDA DE TECNICAS MODERNAS, ORGANOS ARTIFICIALES? ESTE HECHO PODRIA SOLUCIONAR MUCHOS DE LOS PROBLEMAS ACTUALES RELACIONADOS CON LOS TRANSPLANTES Y LA REGENERACION DE ORGANOS PERO, EN REALIDAD, LA SOLUCION ESTA AUN LEJOS DE NUESTRAS POSIBILIDADES, Y LA IDEA PARECE MAS CIENCIA FICCION QUE UNA REALIDAD TECNOLOGICA. AUN ASI, NUESTRO FUTURO SE CONSTRUYE DESDE LA BASE Y DANDO PEQUEÑOS PASOS HACIA DELANTE. POR ELLO, ESTE PROYECTO SE CENTRA EN LA PREPARACION DE UN MATERIAL HIBRIDO, BASADO EN UN HIDROGEL FLEXIBLE Y BIOCOMPATIBLE, DOPADO CON DISTINTOS ELEMENTOS, LOS CUALES JUEGAN UN PAPEL PRINCIPAL EN LA FUNCIONALIDAD DEL PRODUCTO FINAL. LA INSERCION DE CELULAS EN ESTAS ESTRUCTURAS NOS DARA LA POSIBILIDAD DE EVALUAR SI LOS NUEVOS GELES, COMPUESTOS POR AGUA EN UN 95% DE SU PESO Y CONTENIENDO FACTORES DE CRECIMIENTO, SON BUENOS CANDIDATOS EN EL SUEÑO DE CONSEGUIR ORGANOS ARTIFICIALES. _x000D_ LA POLIMERIZACION RADICALICA, IN SITU, DE ACIDO METACRILICO EN PRESENCIA DE SUSPENSIONES DE GRAFENO EN AGUA, OBTENIDAS EMPLEANDO NUESTRO PROTROCOLO DE BALL MILLING, PRODUCE UN HIDROGEL MULTIFUNCIONAL QUE YA HA SIDO EMPLEADO IN VIVO, SIENDO CAPAZ DE LIBERAR SU CONTENIDO A RESPUESTA DE UN ESTIMULO ELECTRICO. APROVECHANDO ESTOS RESULTADOS PREVIOS, MODIFICAREMOS LA NATURALEZA DE LOS MONOMEROS, LA CONCENTRACION Y EL DERIVADO DE GRAFENO, E INCORPORAREMOS BIOMOLECULAS COMO PEPTIDOS Y FACTORES DE CRECIMIENTO CON EL FIN DE CREAR UN ENTORNO QUE RESULTE ADECUADO PARA LAS CELULAS NEURONALES._x000D_ ¿POR QUE UTILIZAR GRAFENO Y POR QUE USAR NEURONAS? BASANDONOS EN NUESTRA EXPERIENCIA PREVIA, LOS HIDROGELES PROPUESTOS EN ESTE PROYECTO SON IDEALES PARA EL CRECIMIENTO DE CELULAS, PORQUE ESTAN COMPUESTOS PRINCIPALMENTE POR AGUA Y SUS CARACTERISTICAS FISICOQUIMICAS ASEMEJAN A LAS DE LOS TEJIDOS VIVOS. ADEMAS, PUEDEN SER MODIFICADOS AÑADIENDO ADITIVOS QUE FAVORECEN EL CRECIMIENTO CELULAR. LA PRESENCIA DE GRAFENO EN ESTOS HIBRIDOS ES NECESARIA: HEMOS OBSERVADO QUE PEQUEÑAS CANTIDADES DE GRAFENO NO SOLO MODULAN EL TAMAÑO DEL PORO INTERNO DEL GEL, SINO QUE ADEMAS HACEN QUE SU SUPERFICIE INTERNA SEA UN MEDIO IDEAL PARA LAS NEURONAS, DEBIDO A SUS PROPIEDADES ELECTRICAS. LAS NEURONAS SON CELULAS ELECTRICAMENTE ACTIVAS QUE PRESENTAN INTERACCIONES FUERTES CON EL GRAFENO. ASI, HIDROGELES, GRAFENO Y NEURONAS SON LA COMBINACION PERFECTA PARA INICIAR ESTOS INNOVADORES ESTUDIOS. _x000D_ EN PRIMER LUGAR SE ABORDARA LA PREPARACION, CARACTERIZACION Y PROCESADO DE DERIVADOS DE GRAFENO (CON O SIN NANOPARTICULAS MAGNETICAS), SEGUIDO POR LA SINTESIS Y CARACTERIZACION DE DIFERENTES MONOMEROS Y AGENTES DE ENTRECRUZAMIENTO PARA OBTENER HIDROGELES HIBRIDOS DE GRAFENO. ASIMISMO, SE ESTUDIARAN LAS PROPIEDADES MECANICAS, ELECTRICAS Y MAGNETICAS DE LOS GELES HIBRIDOS SINTETIZADOS. POSTERIORMENTE, SE LLEVARA A CABO EL DISEÑO Y LA SINTESIS DE HIDROGELES QUE RESPONDEN A ESTIMULOS, CON EL FIN DE CONTROLAR LA LIBERACION DE BIOMOLECULAS ACTIVAS. ESTE PROTOCOLO DARA TAMBIEN PIE A LA OBTENCION DE UNA LIBRERIA DE MATERIALES HIBRIDOS, BLANDOS E IMPRIMIBLES, QUE SE EMPLEARAN COMO MATERIAL DE PARTIDA EN UNA IMPRESORA 3D, DE DISEÑO PROPIO, QUE SE FABRICARA CON EL FIN DE CUMPLIR LOS REQUERIMIENTOS DE NUESTRAS ESTRUCTURAS 3D. FINALMENTE, SE VALORARA EL PAPEL BIOLOGICO DE LOS MATERIALES HIBRIDOS COMO SISTEMAS 3D PARA EL CULTIVO DE CELULAS NEURONALES. (Spanish)
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THIS PROJECT TRIES TO FACE ONE OF THE MOST CHALLENGING QUESTIONS OF OUR SOCIETY: CAN WE PRODUCE FROM SCRATCH, WITH THE AID OF ALL THE MODERN TECHNIQUES, ARTIFICIAL ORGANS? THIS WOULD SOLVE INCREDIBLY COMPLEX AND CRITICAL PROBLEMS, BUT IN REALITY THE SOLUTION IS STILL FAR FROM OUR CURRENT POSSIBILITIES AND THIS TOPIC SOUNDS MORE LIKE SCIENCE FICTION THAN A SOUND TECHNICAL APPROACH. HOWEVER, WE HAVE TO BUILD OUR FUTURE STARTING FROM THE BOTTOM AND TAKING SMALL STEPS FORWARD. THEREFORE, THE MAIN FOCUS OF THIS PROJECT IS THE CONSTRUCTION OF A HYBRID MATERIAL, COMPOSED OF A FLEXIBLE AND BIOCOMPATIBLE HYDROGEL, DOPED WITH SEVERAL COMPONENTS, EACH ONE PLAYING ITS INDIVIDUAL ROLE IN THE ECONOMY OF THE FINAL PRODUCT. THE INSERTION OF CELLS IN THESE SCAFFOLDS WILL GIVE US THE POSSIBILITY TO EVALUATE WHETHER THE NEW HYDROGELS, COMPOSED OF WATER FOR 95% OF THEIR WEIGHT, AND CONTAINING GROWTH FACTORS, ARE GOOD CANDIDATES IN THE GOLD RUSH TOWARDS ARTIFICIAL ORGANS._x000D_ IN SITU RADICAL POLYMERIZATION OF METHACRYLIC ACID, IN THE PRESENCE OF WATER-SUSPENDED GRAPHENE, FROM OUR BALL MILLING PROTOCOL, PRODUCES A MULTIFUNCTIONAL HYDROGEL, WHICH WE HAVE USED AS AN ELECTRORESPONSIVE SCAFFOLD FOR IN VIVO PERFORMANCES. WE WILL CAPITALIZE ON THESE GROUNDS, BY VARYING THE NATURE OF THE MONOMER, THE CONCENTRATION AND TYPE OF GRAPHENE DERIVATIVE, THE PRESENCE OF ADDITIVES LIKE PEPTIDES AND GROWTH FACTORS, IN ORDER TO CREATE THE PERFECT ENVIRONMENT FOR NEURONAL CELLS._x000D_ WHY THESE GELS, WHY GRAPHENE AND WHY NEURONS?: BASED ON OUR PREVIOUS EXPERIENCE, THE HYDROGELS PROPOSED IN THE PRESENT PROJECT ARE IDEAL FOR GROWING CELLS, BECAUSE THEY ARE MAINLY COMPOSED OF WATER AND THEIR PHYSICO-CHEMICAL FEATURES ARE REMINISCENT OF THE LIVING TISSUES. IN ADDITION, THEY CAN BE MODIFIED BY INSERTING ADDITIVES THAT HELP CELL GROWTH. THE PRESENCE OF GRAPHENE IN THESE HYBRIDS IS MANDATORY: NOT ONLY WE HAVE SEEN THAT SMALL AMOUNTS OF GRAPHENE CAN MODULATE THE PORE SIZE OF THE HYDROGELS, BUT GRAPHENE MAKES THE SURFACE OF THE INTERNAL PORES OF THE GEL AN IDEAL ENVIRONMENT FOR CELL GROWTH, BECAUSE OF ITS ELECTRONIC PROPERTIES. NEURONS ARE ELECTRICALLY ACTIVE CELLS THAT EXHIBIT STRONG INTERACTIONS WITH GRAPHENE. THUS, THE COMBINATION OF HYDROGELS, GRAPHENE AND NEURONS ARE A PERFECT MATCH FOR INITIATING THESE INNOVATIVE STUDIES._x000D_ THE FIRST STEP WILL INCLUDE THE PREPARATION, CHARACTERIZATION AND PROCESSING OF GRAPHENE DERIVATIVES (WITH OR WITHOUT MAGNETIC NANOPARTICLES), FOLLOWED BY THE PREPARATION AND CHARACTERIZATION OF SEVERAL MONOMERS AND CROSSLINKERS TO AFFORD HYBRID GRAPHENE HYDROGELS. THESE HYBRID GELS WILL BE STUDIED IN TERMS OF MECHANICAL, ELECTRICAL AND MAGNETIC PROPERTIES. SUBSEQUENTLY, THE DESIGN AND SYNTHESIS OF HYDROGELS WITH STIMULI-RESPONSIVE DELIVERY OF BIOACTIVE MATERIALS WILL BE CARRIED OUT. THIS PROTOCOL WILL EVENTUALLY PRODUCE A LIBRARY OF HYBRID SOFT PRINTABLE MATERIALS, WHICH WILL BE FED TO A CUSTOM-MADE 3D PRINTER IN ORDER TO ACCOMPLISH THE REQUIREMENTS OF THE 3D CONSTRUCTS. FINALLY, THE STUDY OF THE BIOLOGICAL ROLE OF THE HYBRID MATERIALS AS 3D SCAFFOLDS FOR NEURONAL CELL CULTURES WILL BE UNDERTAKEN. (English)
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Ciudad Real
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Identifiers
CTQ2017-88158-R
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