La hipertensió pulmonar (HTP) és una complicació freqüent de les cardiopaties congènites (CC), especialment en nadons amb derivacions sistèmiques a pulmonars o lesions obstructives del cor esquerre.
L'exposició de la circulació pulmonar a l'augment del flux i la pressió sanguínia pot donar lloc al remodelat i disfunció vascular pulmonar, dany endotelial i disfunció ventricular dreta que condueix a una insuficiència cardíaca dreta.
La HTP deguda a les CC està associada a un augment de la mortalitat i una alta morbiditat en nens.
La prevalença de HTP en nens amb CC varia segons la mida i la localització dels defectes cardíacs.
Si bé el tancament precoç del defecte cardíac impedeix el desenvolupament de HTP, no tots els pacients tenen una reparació completament exitosa i molts continuen patint lesions residuals.
Comprendre la fisiopatologia de HTP associada a les CC és crucial per determinar la millor estratègia de tractament i per tant reduir la mortalitat neonatal.
Tot i això, a causa de l'heterogeneïtat de la població de CC, el diagnòstic i la selecció de l'estratègia òptima de tractament segueixen sent un repte.
En aquest projecte pretenem desenvolupar un sofisticat marc computacional per millorar la comprensió de la fisiopatologia de HTP associada a les CC per identificar aquells nens amb un risc més alt d'insuficiència cardíaca dreta i determinar la millor estratègia de tractament.
Per a això, combinarem un model computacional de circulació fetal i neonatal amb tècniques d'aprenentatge automàtic per donar suport a la presa de decisions clíniques.
Els resultats d'aquest projecte ajudaran a millorar el diagnòstic precoç de les CC amb un risc més elevat de desenvolupar HTP i ajudar als mentges en l'optimització de les teràpies, millorant així la supervivència i la qualitat de vida dels nens amb CC.
El transplantament de teixit ossi, també conegut com a emplet d'ós, és una tècnica utilitzada freqüentment per curar o regenerar ossos i articulacions després que aquests hagin estat sotmesos a un dany sever.
Malgrat això, aquesta acció suposa un risc de salut al malalt, especialment si l'empelt falla i és incapaç d'induir la pròpia regeneració.
Per aquest motiu, un dels principals objectius de l'enginyeria de teixits d'ós és el desenvolupament de biomaterials nous que puguin sobrepassar els desavantatges associats als empelts d'ós tradicionals.
No obstant, un repte comú dins del desenvolupament de substituts d'empelt d'ós és obtenir les diferents formes i mides dels defectes a cobrir degut a les variacions d'anatomia entre malalts.
Així doncs, els empelts personalitzats són necessaris, i és possible d'aconseguir-los mitjançant una tecnologia d'impressió tridimensional (3D) moderna.
Es poden fer estructures 3D amb una geometria i mida prèviament definides, i imprimir-les donant lloc a una arquitectura porosa que proporcioni una xarxa de porus i canals interconnectats, els quals es pot ajustar la mida, la forma i la distribució.
Amb el meu projecte, no vull únicament dissenyar empelts a mida mitjançant la impressió tridimensional, sinó que també vull incorporar activitat biològica que faciliti la recuperació del pacient.
Els hidrogels han estat utilitzats en diverses aplicacions a més de ser útils en l'encapsulació de cèl·lules i molècules petites.
Combinat amb la tecnologia d'impressió 3D, els hidrogels poden proporcionar un medi 3D hidratat apte per la supervivència de les cèl·lules i dins d'una arquitectura prèviament establerta.
El desenvolupament de tintes biològiques és una tasca altament complexa, no només pel fet que els empelts han de mantenir la seva forma després de la impressió, sinó perquè també han de proporcionar una estructura que permeti l'adhesió, proliferació i diferenciació cel·lular que posteriorment convertiran aquests empelts impresos en teixits artificials vius.
Recentment s'ha pogut demostrar que la guanosina i els seus derivats representen un bloc de construcció crucial per a la formació d'hidrogels supramoleculars, sent això prometedor en el camp de l'enginyeria de teixits i per tant, per la posterior millora de la salut dels pacients.
Estudis recents han estat enfocats en el desenvolupament de nous G4 hidrogels els quals posseeixen una excel·lent estabilitat en el temps però una manca d'activitat biològica.
Amb el meu projecte, pretenc millorar aquest buit mitjançant hidrogels G4 modificats mitjançant, per exemple, la funcionalització dels empelts amb pèptids d'adhesió i l'encapsulació de cèl·lules vives dintre de la tinta biològica.
La Núria J. Divins és investigadora al grup de recerca en Nanoenginyeria de Materials aplicats a l'Energia de la UPC.
La recerca de la Núria es centra en l'estudi dels centres actius de catalitzadors heterogenis i, en particular, en entendre com aquests centres actius evolucionen i adapten les seves propietats electròniques, morfològiques i estructurals en funció de les condicions de reacció investigades, és a dir, en funció dels reactius gasosos i adsorbats presents, la temperatura i la pressió.
En aquest projecte, la recerca de la Núria estarà dedicada a desenvolupar catalitzadors més robustos per a l'eliminació de metà a baixes temperatures i en presència de vapor d'aigua.
El metà és un gas d'efecte hivernacle molt potent, amb un efecte unes 20 vegades superior al del diòxid de carboni (CO 2 ), i la seva combustió a altes temperatures emet gasos tòxics com el monòxid de carboni (CO) o òxids de nitrogen (NO x ).
Per tant, controlar i evitar les emissions de metà no reaccionat o no cremat a l'atmosfera és important per minimitzar les emissions d'aquest gas d'efecte hivernacle.
Per aquest motiu, el desenvolupament de catalitzadors com els que estudiarem en aquest projecte és particularment crític per a vehicles propulsats amb gas natural, ja que són fonts deslocalitzades de metà.
Per a entendre com els catalitzadors transformen i adapten les seves propietats a l'atmosfera catalítica que els envolta, en aquest projecte la Núria emprarà tècniques de caracterització convencionals com la microscòpia electrònica de transmissió, l'espectroscòpia fotoelectrònica de raigs X o la difracció de raigs X en condicions estàndard, però també utilitzarà tècniques capdavanteres investigant els catalitzadors en condicions operando, és a dir, durant el procés catalític i, per tant, en el seu estat actiu real.
L'objectiu final de la recerca de la Núria consisteix en poder establir correlacions entre l'estructura dels catalitzadors desenvolupats i la seva activitat catalítica.
Aquest coneixement permet desenvolupar noves generacions de catalitzadors més actius, més selectius i/o més estables d'una manera racional
El projecte proposat té com a objectiu el desenvolupament d'un dispositiu òptic per a un seguiment efectiu d'infeccions que puguin conduir a sèpsia i xoc sèptic, basat en microscòpia interferomètrica sense lents (Lensfree Interferometric Microscope - LIM).
La sèpsia es produeix quan el cos no és capaç de suprimir aquesta infecció, que pot avançar ràpidament fins a la disfunció i la mort de diversos òrgans.
Els mètodes actuals de diagnòstic per la detecció de sèpsia es basen en el cultiu de la sang del pacient i proves per identificar els
bacteris i la seva resistència als antibiòtics.
Aquesta activitat requereix temps i comporta retards en la gestió del pacient, costos elevats per als hospitals i majors riscos per al pacient.
Una prova senzilla que pogués analitzar diferents biomarcadors de sèpsia i patògens, que poden causar infeccions, milloraria el diagnòstic precoç i la velocitat i la precisió del diagnòstic, superant molts dels reptes en la gestió de la sèpsia.
Per desenvolupar aquesta solució, aquest projecte realitzarà un assaig de detecció multiplexat que es reforçarà amb un sistema de microfluídica per a un seguiment d'analits ràpid i en temps real.
La detecció òptica es basa en la tecnologia del sensor plasmònic en combinació amb un microscopi interferomètric sense lent, que permetrà reconèixer i quantificar una àmplia gamma de biomolècules unides a la superfície del sensor.
Els factors decisius per a la classificació de grups de risc de sèpsia són la varietat de biomarcadors i així com el temps de detecció.
Un altre objectiu clau d'aquest projecte és realitzar un dispositiu que pugui seleccionar simultàniament diversos biomarcadors en un sol xip en menys d'una hora.
Per garantir l'aplicabilitat d'aquesta tecnologia en el món real, el producte final serà provat i validat per a la detecció de biomarcadors directament a partir de mostres de sang en un centre hospitalari.
Més enllà de la sèpsia, aquest projecte resultarà en la creació d'una plataforma tecnològica capaç de detectar altres malalties difícils de diagnosticar, com la meningitis, diversos tipus de càncers (per exemple limfoma i sarcoma) o l'esclerosi múltiple.
A més, com a resposta a l'actual pandèmia COVID-19, aquesta solució pot donar resposta a la necessitat de la detecció portable, proveint un diagnòstic de preu baix, ràpid, acurat i multiplexat per a malalties infeccioses en el punt de tractament.
Pensem que podem desenvolupar solucions per a la futura detecció del virus expandint l'àmbit d'aquest projecte, mitjançant el desenvolupament d'una plataforma per respondre a pandèmies futures o brots vírics.
Això augmentarà les possibilitats de supervivència i facilitarà la gestió dels pacients per part dels sistemes sanitaris.
La rendibilitat del sistema proposat reduirà els costos dels hospitals mitjançant la detecció al domicili, la reducció del temps d'hospitalització dels pacients i dels costos derivats de les múltiples proves de sang.
A més, el dispositiu es podrà fer servir en zones remotes, on l'accés i els costos dels immunodiagnòstics són sovint prohibitius o poc pràctics, com ara en els països en desenvolupament.
En resum, el desenvolupament d'aquesta plataforma tindrà un efecte material en la detecció de la sèpsia i en el tractament del pacient a curt termini, i també contribuirà al cos global de detecció de pandèmies