OPUS 25 nr umowy UMO-2023/49/B/ST8/03834
Tytuł projektu: Projektowanie, synteza i modelowanie biomateriałów zawierających mikroalgi do współosiowego biodruku 3D żywych materiałów o zdolności uwalniania tlenu
Kierownik projektu: dr inż. Daria Podstawczyk
Dofinansowanie: 2 039 280,00 PLN
Okres realizacji: od 2024-08-01 do 2028-07-31
Opis projektu: Celem niniejszego projektu jest zaprojektowanie biotuszów zawierających żywe mikroalgi do biodruku żywych materiałów 3D zdolnych do permanentnej produkcji tlenu. Jako pierwsi na świecie, planujemy projektować i fabrykować rozgałęzione sieci hydrożelowe z immobilizowanymi mikroalgami jako nowy rodzaj „oddychających” ELMs (o zdolności uwalniania tlenu). Hydrożele na bazie alginianu i metakrylanu żelatyny będą służyć jako rusztowanie i wsparcie dla komórek mikroalg (Chlamydomonas reinhardtii), tworząc razem biotusz. Zaprojektujemy rusztowania hydrożelowe z wewnętrzną siecią pustych kanałów. Współosiowy druk bezpośredni zostanie wykorzystany do jednoczesnego wytłaczania dwóch materiałów przy użyciu dyszy współosiowej. Dysza wewnętrzna posłuży do wytłaczania tuszu pomocniczego lub roztworu sieciującego, natomiast dysza zewnętrzna posłuży do drukowania biotuszu. Żywe i nieożywione składniki tuszu utworzą materiał, posiadający zarówno zdolność mikroalg do fotosyntezy jak i wytrzymałość hydrożelu. Struktury rdzeń-powłoka zawierające mikroalgi będą stanowić platfromę do statycznej 3D (wsadowej) i dynamicznej (perfundowanej) hodowli ludzkich komórek śródbłonka żyły pępowinowej (HUVECs) w kontrolowanych warunkach tlenowych. Następnie, zbadamy wydajność produkcji tlenu przez mikroalgi i transport tego gazu do przepływającej w kanałach pożywki. Przewidujemy, że natlenienie dynamiczne będzie lepszym sposobem zaopatrywania komórek ssaczych w tlen niż tradycyjny proces statyczny i zapewni im odpowiednie warunki do wzrostu. W celu potwierdzenia wyników doświadczalnych, przeprowadzimy modelowanie dyfuzji, naprężenia ścinającego w dyszy i perfuzji (CFD). Na koniec, zaproponujemy mechanizm uwalniania tlenu przez mikroalgi unieruchomione w hydrożelowychrusztowaniach kanałowych.