Développement d'une technologie biomimétique révolutionnaire pour la caractérisation non-invasive multi-échelle de tissus mous

1. RÉSUMÉ DU PROJET

Les propriétés physiques et mécaniques des tissus mous ont été traditionnellement étudiées en utilisant des techniques invasives à macro-échelle. Ces méthodes-là ne peuvent pas discriminer l’hétérogénéité microscopique des tissus et de la matrice, ni donner un aperçu des architectures intérieures. Dans cette recherche, nous visons à développer une technologie biomimétique révolutionnaire pour caractériser de manière non-invasive les tissus mous bio-imprimés en 3D à l’aide de techniques ultrasonores. Inspirés par la réponse des géomatériaux (sol, roche, etc.) aux vibrations et aux ondes mécaniques, nous développerons une méthode et un système compact et portable basé sur les ultrasons quantitatifs pour caractériser de manière non-invasive un ensemble de propriétés physiques et mécaniques de tissus mous bio-imprimés (par exemple, les tissus cardiaques sains et malades). Les unités à ultrasons peuvent être suffisamment légères pour être transportées par un praticien dans des régions éloignées (par exemple dans des zones rurales sur terre ou au-delà de la terre dans l’espace). Cela fournira une nouvelle technique pour les approches cliniques/expérimentales et a le potentiel de révolutionner la modélisation et le diagnostic des maladies. Cliniquement, une meilleure compréhension de la façon dont des mécanismes spécifiques et croisés conduisent à des résultats spécifiques permettra un diagnostic plus précoce et une réduction de la progression de la maladie, voire de sa prévention. Un tel diagnostic améliorera considérablement la vie des patients et réduira les coûts des soins de santé. Les résultats de ce projet ont un potentiel élevé car ils fourniront non seulement une technique non-invasive robuste pour mesurer les propriétés des tissus mous, mais ils pourront également être utilisés comme outil de diagnostic pour révéler des changements dans la matrice tissulaire (c’est-à-dire le microenvironnement cellulaire/matrice extracellulaire) à micro-échelle pour fournir des informations sur les mécanismes de la maladie. Les livrables de cette proposition sont les suivants : 1) nous nous appuierons sur notre expérience antérieure dans la caractérisation des géomatériaux et en développerons une nouvelle méthode pour mettre en oeuvre une technique ultrasonore permettant de mesurer de manière non invasive les propriétés des tissus mous à multiéchelle; 2) nous testerons et validerons la technique ultrasonore sur des tissus mous bio-imprimés en 3D; 3) nous fournirons la validation de nos prédictions informatiques dans un tissu cardiaque bioimprimé en 3D; 4) nous étudierons les changements de la biologie matricielle dans les tissus sains et malades bio-imprimés en 3D au fil du temps pour faire la lumière sur le mécanisme pathologique sous-jacent de la maladie (par exemple, fibrose, perte de masse musculaire cardiaque, etc.). Les informations de ces modèles fourniront en outre un retour d’information en temps réel à notre modélisation informatique dans notre premier objectif, bouclant ainsi le cercle de la modélisation informatique pour identifier les mécanismes de la maladie, de la validation expérimentale et de l’affinement des mécanismes de prédiction de la maladie. La recherche proposée permettra d’améliorer la santé au Québec et au Canada, avec un impact direct dans les régions éloignées. Il offrira également de nouvelles perspectives aux cliniciens pour comprendre les maladies et améliorer les thérapies.

Appel à proposition