DONATE

Biosensors for bioengineering

About

The Biosensors for bioengineering group is a junior group under IBEC’s Tenure Track scheme.

Our research is focused on multi tissues organs-on-a-chip (OOC) and more specifically in the metabolic crosstalk within tissues and their relationship with metabolic diseases. Our projects are focused on four key tissues regulating glucose homeostasis, namely, the pancreas, liver, skeletal muscle, and adipose tissue. To achieve this objective, it is necessary a combined interdisciplinary approach.

Biomaterials and tissue engineering research

1) We have several lines of research related with skeletal muscle. Our first approach was with C2C12 mice cell line. We evaluated the influence of mechanical stiffness and geometrical confinement on the 3D culture of myoblast-laden chemically modified gelatin photo-cross linkable composite hydrogels in terms of in vitro myogenesis.

2) Encapsulation of beta-cells like from human skin fibroblast (collaboration with IDIBAPS). This work addresses two critical issues in the design of an efficient beta-cell replacement therapy: an accessible cell source for generation of substitute beta-cells and an adequate delivery device for transplantation. On one hand, we propose to generate transplantable functional insulin-producing beta-cells from fibroblasts through direct reprogramming strategies that bypass the pluripotent iPS stage. On a second objective, we are working in a new system of encapsulating beta-cells like in two steps, microencapsulation to protect cells from immune system and microencapsulation to mechanically protect them and manipulate them.

3) We are developing three-dimensional micro liver models using various biomaterials to recreate the in vivo-like mechanical properties and using hepatocytes and stellate cells. We are collaborating with Grifols company to test some drugs in our model.

4) We have a collaboration project with NovoNordisk to work in new approaches to encapsulate retinal cells.

Biosensing technology:

1) Integrating biosensors in an organ-on-a-chip. We are studying with in situ electrochemical biosensors the release of insulin under the effect of external stimuli, changes in glucose levels and myokines secreted by skeletal muscle (multi-OOC approach).

2) Related with this project we are implementing new biosensors systems. To fully exploit the potential of the organs-on-a-chip, there is a need to interface them to integrated sensing modules, capable to monitor in real-time their biochemical response to external stimuli, like stress or drugs.  The goal of this project is to answer this need, by developing a novel technology based on integrating localized surface plasmon resonance (LSPR) sensing module to organs-on-a-chip devices to monitor disease and evaluate drug response in organs-on-a-chip models.

3) Myotonic dystrophy type 1 (DM1) (collaboration with Hospital de la Fe and INCLIVA, Valencia, Spain). We have developed human skeletal muscle micro physiological tissues using micro molding technology and we have integrated them with amperometric biosensors to study the inflammatory process related with electrical and chemical stimuli. We have used transdifferentiated skin fibroblast human cells from DM1 patients and healthy human. Using this platform, we have started to evaluate different treatments, to screen drugs and to evaluate doses.

4) NMR integrated with OOC. The objective of this project is to develop a new technology based on magnetic resonance spectroscopy and imaging using dynamic nuclear polarisation (DNP-MR) integrated with OOC devices to monitor disease and evaluate drug response in OOC models. As a proof-of-concept, this project will fabricate a biomimetic multi OOC integrated device composed of liver spheroids and pancreatic islets and develop the necessary DNP-MR hardware and software to study metabolic diseases and for future drug screening applications. We are working in collaboration with Oxford instrument and Multiwave companies. 

Staff

Projects

NATIONAL PROJECTSFINANCERPI
Development of a “Muscle-on-a-Chip” (MoC) platform for the preclinical evaluation of potential therapies for Duchenne muscular dystrophy (2020-2022)DUCHENNE ESPAÑA, IV Convocatoria Ayudas a Proyectos de InvestigaciónJuanma Fernandez
BLAD · BioLiver Assist Device (2020-2021)AGAUR, Ajuts per a projectes innovadors amb potencial d’incorporació al sector productiu – LLAVORJavier Ramón
INNOTEC- Javier Ramon- Naturfiltr (2021-2023)TECNIOJavier Ramón
ASITOC Atomic-Sensor-Integrated Tissue-On-a-Chip: optically detected biomagnetism to understand muscular diseases (2021-2022)BIST_Barcelona Institute of Science and TechnologyJuanma Fernandez
INTERNATIONAL PROJECTSFINANCERPI
DAMOC · ‘Diabetes Approach by Multi-Organ-on-a-Chip’ (2017-2022)ERCJavier Ramón
BLOC · Benchtop NMR for Lab-on-Chip (2020-2022)European Comission FET-OpenJavier Ramón
PRIVATELY FUNDED PROJECTSFINANCERPI
Tatami · Therapeutic targeting of MBNL microRNAs as innovative treatments for myotonic dystrophy (2019-2022)Fundació bancaria “La Caixa”Javier Ramón
FINISHED PROJECTSFINANCERPI
Programa Faster Future 2020: COVID-19 (2021)FundraisingJavier Ramón
INDUCT · Fabrication of a biomimetic in vitro model of the intestinal tube muscle wall: smooth muscle-on-a-chip (2018-2020)MINECOJavier Ramón

Publications



(See full publication list in ORCID)
[br]

Equipment


Micro and nanofabrication techniques:

  • 3D microstructures on hydrogel materials
  • Mini-bioreactor for 3D cell culture
  • Microelectrodes fabrication
  • Synthesis and chemical modification of polymers and surfaces
  • Dielectrophoretic cells and micro particles manipulation

Characterization techniques:

  • Optical Microscopes (white light/epifluorescence)
  • Electrochemical techniques (Potentiometric/Amperometric/Impedance spectroscopy)
  • Immunosensing techniques (Fluorescence ELISA/Colorimetric ELISA/magneto ELISA)

Equipment:

  • Microfluidic systems (High precision syringe pumps/Peristaltic pumps/Micro valves)
  • Biological safety cabinet (class II)
  • Epifluorescence microscope for live-cell imaging
  • Pulsar – a high-resolution, 60MHz benchtop NMR spectrometer from Oxford Instruments

Access to the Nanotechnology Platform (IBEC Core Facilities): equipment for hot embossing lithography, polymer processing and photolithography, chemical wet etching, e-beam evaporation and surface characterization (TOF-SIMS)
Access to the Scientific and Technological Centers (University of Barcelona): equipment for surface analysis (XPS, AFM, XRD), organic structures characterization (NMR) and microscopy techniques (SEM, TEM, confocal)

Collaborations

  • Prof. Josep Samitier
    IBEC
  • Dr. Elena Martinez
    IBEC
  • Dr. Anna Novials
    Institut d’Investigacions Biomediques August Pi i Sunyer (IDIBAPS)
  • Dr. Ramon Gomís
    Institut d’Investigacions Biomediques August Pi i Sunyer (IDIBAPS)
  • Dr. Eduard Montanya
    The Bellvitge Biomedical Research Institute (IDIBELL)
  • Prof. Enric Bertran
    Physics and Engineering of Amorphous Materials and Nanostructures (FEMAN), Department of Applied Physics, University of Barcelona
  • Dr. Montserrat Costa
    2020, Director Plasma Proteins Research, Bioscience Industrial Group, Grifols, Barcelona Spain
    Collaborative project 
  • Tryfon Antonakakis
    2019, Co-Founder & CEO Multiwave Technologies AG 3 Chemin du
    Pré Fleuri 1228, Geneva Switzerland
    FET-open project 
  • Robert Hardy
    2019,  Project Manager Oxford Instruments plc Abingdon, Oxfordshire, EnglandFET-open project 
  • Dr. Carlos Villaescusa
    2018, Principal Scientist/Specialist, Project Leader, Department of Stem Cell Discovery, Novo Nordisk Denmark
    Collaborative project 

Clinical collaborations

  • Project “TATAMI” funded by Fundación Bancaria “La Caixa” – CaixaHealth program. In this project, we are developing a platform to perform drug screening analysis in human engineered microtissues in close collaboration with Professor Ruben Artero from Instituto de Investigaciones Clínicas de Valencia (INCLIVA) and medical doctor Vilchez from Hospital de la Fe (Valencia) 
  • We are also collaborating with Hospital de Sant Pau (Barcelona), with the group of senior professor Isabel Illa Sendra we are developing human microtissues to study the myasthenia gravis neuromuscular rare disease. 
  • In a Smart Specialization Project (RIS3CAT, ADVANCECAT project), I am working with senior professor Eduard Montanya from Hospital de Bellvitge (Barcelona) to develop transplantable patches of human pancreatic islets. 
  • Finally, we are collaborating with Doctor Jesus Castro from Hospital de la Vall de Hebron (Barcelona) to study chronic fatigue. 

News

Investigadors de l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) liderats pel Professor de Recerca ICREA Javier Ramón, apareixen als mitjans per un recent estudi en col·laboració amb investigadors de l’IDIBAPS, on han desenvolupat petites esferes capaces de respondre a variacions en els nivells de glucosa i produir insulina in vitro.

Bioenginyeria per tractar la diabetis als mitjans

Investigadors de l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) liderats pel Professor de Recerca ICREA Javier Ramón, apareixen als mitjans per un recent estudi en col·laboració amb investigadors de l’IDIBAPS, on han desenvolupat petites esferes capaces de respondre a variacions en els nivells de glucosa i produir insulina in vitro.

Investigadors de l’IBEC, en col·laboració amb l’IDIBAPS a Barcelona, han desenvolupat petites esferes capaces de respondre a variacions als nivells de glucosa, i de produir insulina, in vitro. Aquests esferoides biomimètics, i no tòxics, contenen cèl·lules β pancreàtiques i es preparen utilitzant tecnologia de bioimpressió 3D. Aquest enfocament podria ajudar, en el futur, a millorar els resultats clínics de les estratègies de trasplantament de cèl·lules β que es fan servir el tractament de la diabetis, així com per a les plataformes in vitro de desenvolupament de fàrmacs.

Innovadores esferes fabricades amb bioenginyeria podrien ajudar contra la diabetis

Investigadors de l’IBEC, en col·laboració amb l’IDIBAPS a Barcelona, han desenvolupat petites esferes capaces de respondre a variacions als nivells de glucosa, i de produir insulina, in vitro. Aquests esferoides biomimètics, i no tòxics, contenen cèl·lules β pancreàtiques i es preparen utilitzant tecnologia de bioimpressió 3D. Aquest enfocament podria ajudar, en el futur, a millorar els resultats clínics de les estratègies de trasplantament de cèl·lules β que es fan servir el tractament de la diabetis, així com per a les plataformes in vitro de desenvolupament de fàrmacs.

Més de tres-cents experts internacionals en el camp de la investigació en teràpies regeneratives es van citar al simposi organitzat per l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) per presentar els últims avenços en miniòrgans, òrgans-en-un-xip, bioimpressió 3D i enginyeria de teixits, entre d’altres.

Les teràpies regeneratives del futur van confluir al Simposi IBEC, amb experts internacionals i més de 300 inscrits

Més de tres-cents experts internacionals en el camp de la investigació en teràpies regeneratives es van citar al simposi organitzat per l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) per presentar els últims avenços en miniòrgans, òrgans-en-un-xip, bioimpressió 3D i enginyeria de teixits, entre d’altres.

En una publicació recent a la revista Nanophotonics, investigadors de l’IBEC presenten un nou biosensor per a la detecció directa i sensible de la proteïna interleucina-6 al múscul, un indicador d’inflamació i de potencial malaltia, demostrant l’alt rendiment del dispositiu en músculs esquelètics obtinguts per bioenginyeria 3D. Aquest nou enfocament pot resultar en una eina prometedora per mesurar l’eficàcia de fàrmacs davant de malalties en què hi ha inflamació, com la distròfia muscular.

Nou biosensor amb alta sensibilitat detecta marcador inflamatori al múscul

En una publicació recent a la revista Nanophotonics, investigadors de l’IBEC presenten un nou biosensor per a la detecció directa i sensible de la proteïna interleucina-6 al múscul, un indicador d’inflamació i de potencial malaltia, demostrant l’alt rendiment del dispositiu en músculs esquelètics obtinguts per bioenginyeria 3D. Aquest nou enfocament pot resultar en una eina prometedora per mesurar l’eficàcia de fàrmacs davant de malalties en què hi ha inflamació, com la distròfia muscular.

Investigadors de l’IBEC liderats per Javier Ramón i Juan M. Fernández desenvolupen el primer model tridimensional per a la distròfia miotònica, una malaltia rara i sense cura. El model combina cèl·lules de pacient i tècniques de bioenginyeria i representa un gran avenç respecte a la utilització d’animals i de cultius cel·lulars.

Cap a un tractament per a la distròfia miotònica: primer model 3D amb cèl·lules de pacients

Investigadors de l’IBEC liderats per Javier Ramón i Juan M. Fernández desenvolupen el primer model tridimensional per a la distròfia miotònica, una malaltia rara i sense cura. El model combina cèl·lules de pacient i tècniques de bioenginyeria i representa un gran avenç respecte a la utilització d’animals i de cultius cel·lulars.

A project led by Elisabeth Engel aimed to fabricate and test a dressing prototype for wound healing, and another project led by Javier Ramón with the goal of developing an artificial liver, have been granted by the Knowledge Industry Programme of the Catalan Government.

Two IBEC projects granted by “Knowledge Industry Call” of the Catalan Government

A project led by Elisabeth Engel aimed to fabricate and test a dressing prototype for wound healing, and another project led by Javier Ramón with the goal of developing an artificial liver, have been granted by the Knowledge Industry Programme of the Catalan Government.

 L’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) posa en marxa la campanya Faster Future “A per la COVID19”, amb l’objectiu de recaptar els 100.000€ necessaris per accelerar tres projectes de recerca en col·laboració amb hospitals i associacions de pacients.

L’IBEC busca la complicitat de la societat per accelerar la recerca contra la COVID19

 L’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) posa en marxa la campanya Faster Future “A per la COVID19”, amb l’objectiu de recaptar els 100.000€ necessaris per accelerar tres projectes de recerca en col·laboració amb hospitals i associacions de pacients.

Des del 31 d’octubre fins el 7 de novembre participants de diferents àmbits i nacionalitats van participar en la 3ª edició de l’Innovation Day (i-Day), una sèrie d’esdeveniments organitzats per EIT Health en col·laboració amb institucions locals d’investigació i salut.

L’IBEC participa en l’Innovation Day Barcelona 2020

Des del 31 d’octubre fins el 7 de novembre participants de diferents àmbits i nacionalitats van participar en la 3ª edició de l’Innovation Day (i-Day), una sèrie d’esdeveniments organitzats per EIT Health en col·laboració amb institucions locals d’investigació i salut.

La setmana passada diversos investigadors de l’IBEC van ser guardonats per la seva qualitat en la difusió de la bioenginyeria. Des de xerrades científiques, fins a vídeos i pòsters, els científics i enginyers de l’IBEC mostren el seu talent dins i fora del laboratori.

Investigadors de l’IBEC guardonats per les seves activitats de comunicació

La setmana passada diversos investigadors de l’IBEC van ser guardonats per la seva qualitat en la difusió de la bioenginyeria. Des de xerrades científiques, fins a vídeos i pòsters, els científics i enginyers de l’IBEC mostren el seu talent dins i fora del laboratori.

Investigadors de l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) desenvolupen una innovadora bastida que permet el creixement de teixit muscular en el laboratori, a escala mil·limètrica. Aquesta tecnologia, obre una porta a potencials aplicacions en els camps del trasplantament d’òrgans i l’enginyeria, el cribratge de fàrmacs i el modelatge de malalties.

Nanotecnologia per a millorar el creixement dels teixits humans al laboratori

Investigadors de l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) desenvolupen una innovadora bastida que permet el creixement de teixit muscular en el laboratori, a escala mil·limètrica. Aquesta tecnologia, obre una porta a potencials aplicacions en els camps del trasplantament d’òrgans i l’enginyeria, el cribratge de fàrmacs i el modelatge de malalties.

Jobs