Engineering the bio-interface for the next generation of biomedical devices
设计下一代生物医学设备的生物界面
基本信息
- 批准号:RGPIN-2017-05254
- 负责人:
- 金额:$ 3.35万
- 依托单位:
- 依托单位国家:加拿大
- 项目类别:Discovery Grants Program - Individual
- 财政年份:2022
- 资助国家:加拿大
- 起止时间:2022-01-01 至 2023-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The biointerface is where material meets biology. Biointerface science aims to understand and control the behaviour of biological entities on surfaces. One of the most sure-fire ways to modulate this behaviour is by controlling the interfacial (bio)chemical and physical properties, an approach hereafter referred to as engineering the biointerface. Biomedical research provides a strong motivation for engineering the biointerface; the performance of many biomedical devices could be vastly improved if their surfaces were engineered to allow for a more active interaction with complex biological fluids such as blood, ultimately improving our quality of life, decreasing healthcare-associated costs, and saving lives. The status quo in surface engineering of biomedical devices is to render them non-toxic (erroneously named “biocompatible”) and, in some cases, passive (i.e., blindly repellent of all biomolecules). A truly biocompatible surface, however, is a surface that can beneficially co-exist with the complex biological landscape at the desired site of application, actively highlighting positive interactions and diminishing undesired interactions.My research program focuses on the design and development of engineered biointerfaces with multimodal functionality, emphasizing on their integration into biomedical devices. Specifically, I propose to tackle one of the main challenges in designing effective biointerfaces, namely minimizing non-specific interactions while retaining and enhancing the desired bio-functionality of the interface. The proposed approach for realizing this objective is to design bio-functional omniphobic interfaces. The novelty of the proposed research lies in integrating bio-functionality, i.e., specific interaction with target biomolecules, with lubricant-based, omniphobic (super hydrophobic and slippery) surfaces that have proven highly effective at avoiding non-specific attachment and the cascade of complications that follow, the most notable being formation of blood clots.The proposed research objective will be realized in three steps: (i) a fundamental comprehensive study aimed at developing the processes for producing bio-functional omniphobic surfaces and investigating their function and interaction with bio-species, followed by utilizing the developed knowledge for designing: (ii) extracorporeal devices for cleansing biological targets from blood without the need for anticoagulants, and (iii) mechanical heart valves that aid post-operation healing. This research program is envisioned as the first step towards establishing a leading world-class research platform focused on developing a fundamental understanding of the phenomena that govern the interactions at the biointerface, with the aim of translating this knowledge to applications with real-life impact addressing global challenges in human health.
生物界面是材料与生物相遇的地方。生物界面科学旨在了解和控制生物实体在表面上的行为。调节这种行为的最可靠的方法之一是通过控制界面(生物)化学和物理性质,这种方法在下文中称为工程生物界面。生物医学研究为设计生物界面提供了强大的动力;如果对许多生物医学设备的表面进行设计,使其与血液等复杂的生物液体进行更积极的相互作用,那么它们的性能将得到极大的改善,最终提高我们的生活质量,降低医疗保健相关成本,并挽救生命。生物医学装置的表面工程的现状是使它们无毒(错误地称为“生物相容性”),并且在某些情况下是被动的(即,盲目排斥所有生物分子)。一个真正的生物相容性表面,然而,是一个表面,可以有益地共存于复杂的生物景观在所需的应用程序的网站,积极突出积极的相互作用和减少不必要的interactions.My研究项目侧重于设计和开发工程生物界面与多模态功能,强调其集成到生物医学设备。具体来说,我建议解决设计有效的生物界面的主要挑战之一,即最大限度地减少非特异性相互作用,同时保留和增强所需的生物功能的接口。为实现这一目标,建议的方法是设计生物功能的全憎界面。拟议研究的新奇在于整合生物功能,即,与目标生物分子的特异性相互作用,与基于润滑剂的、全憎性的(超疏水和光滑)表面,已被证明在避免非特异性附着和随之而来的一连串并发症方面非常有效,最值得注意的是血栓的形成。拟议的研究目标将通过三个步骤实现:(i)一项基本的综合研究,旨在开发生产生物功能性全憎性表面的工艺,并研究其功能和与生物物种的相互作用,其次是利用开发的知识设计:(二)体外装置,从血液中清洗生物目标,而不需要抗凝剂,和(三)机械心脏瓣膜,帮助术后愈合。该研究计划被认为是建立领先的世界级研究平台的第一步,该平台专注于对生物界面相互作用现象的基本理解,旨在将这些知识转化为具有现实影响的应用程序,以应对人类健康的全球挑战。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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