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Cellular and respiratory biomechanics

About

The goal of our research is to gain a deeper understanding of cellular and respiratory biomechanics to improve the diagnosis and treatment of respiratory diseases.

The work is organized in two interrelated areas, focused on respiratory mechanics at both the systemic and the cellular level. We use basic and translational approaches in a multidisciplinary framework involving close cooperation with clinical groups.

Our current research interest is focused on the study of cell-matrix mechanical cross-talk for tissue engineering and regenerative medicine.

Cells sense and actively respond to the biophysical features of their microenvironment. Mechanical properties of the extracellular matrix regulate critical cell processes such as contraction, migration, proliferation, gene expression and differentiation.
We use atomic force microscopy and other cutting-edge biophysical techniques to study the mechanical properties of the extracellular matrix and their impact in cell behavior. We have implemented protocols to decellularize different soft tissues. This innovative approach allowed us to reveal the local mechanical properties of the lung and heart extracellular matrix. By seeding cells in these scaffolds we study the impact of the mechanical features of the microenvironment on stem cell engraftment and differentiation onto lung and heart phenotypes. We produce lab-on-chip devices mimicking the native cell microenvironment to investigate mechanical signaling driving stem cell differentiation under precisely controlled conditions.

Using 3D bioprinters we integrate stem cells into synthetic and extracellular matrix hydrogels to fabricate tissue patches as an innovative approach to regenerate ventricular scars resulting from heart infarct. Organ biofabrication reengineered from decellularized tissue scaffolds offers a promising alternative for transplantation. We develop improved bioreactors mimicking breathing and blood perfusion to biofabricate lungs by seeding stem cells into acellular lung scaffolds.

Staff

Projects

INTERNATIONAL PROJECTSFINANCERPI
Phys2BioMed · Biomechanics in health and disease: advanced physical tools for innovative early diagnosis (2019-2022)European Commission, MARIE CURIE – ITNDaniel Navajas
FINISHED PROJECTSFINANCERPI
MatriMec · Estudio multiescala de la mecànica no lineal de la matriz extracelular de pulmón (2018-2020)MINECO, Proyectos I+D ExcelenciaDaniel Navajas
Cardiopoesi amb biomatrius per regenerar la cicatriu post infart: From bench to bedside (first-in-man trial)Pla Estratègic de Recerca i Innovació en Salut (PERIS)Daniel Navajas
Señalización mécanica en la diferenciación de células madre en el pulmón. Modelo pulmón-en-un-chipFIS-Proyectos de investigación en saludDaniel Navajas
Bench test on performance of portable automatic CPAP devices (2016-2017)RESMED (FBG2016A)Ramon Farré (UB)
Precondicionamento biofísico de células madre mesenquimales para el tratamiento de la lesión pulmonar aguda provocada por sobreventilación en modelo animal 2015-2017)FIS-MINECO (PI14/00280)Daniel Navajas

Publications

See full publication list in ResearcherID (h-index 51), Google Scholar (h-index 67) and ORCID

Equipment

  • Fluorescence resonance energy transfer (FRET) microscopy
  • Confocal Microcopy
  • Traction Microscopy
  • Live cell fluorescence microscopy
  • Cell stretching
  • Cell culture
  • Magnetic Tweezers
  • Atomic Force Microscopy
  • Surface Micro/Nano-patterning

Collaborations

  • Prof. Ramon Farré
    Unit of Biophysics and Bioengineering, Dept. Physiological Sciences, School of Medicine, University of Barcelona/IDIBAPS, Barcelona, Spain
  • Prof. J. M. Montserrat
    Service of Pneumology, Hospital Clinic/IDIBAPS, Barcelona, Spain
  • Prof. Antoni Bayés-Genis
    Institut del Cor dels Germans Trias I Pujol, Badalona
  • Prof. Daniel Weiss
    Department of Medicine, University of Vermont
  • Prof. A. Artigas
    Intensive Care Service, Hospital Parc Taulí, Sabadell
  • Mauricio Rojas
    Scientific Director of the Simmons Center for Interstitial Lung Diseases, University of Pittsburgh
  • David Gozal
    Chair of the Department of Pediatrics, University of Chicago Medical Center

News

Un proyecto liderado por la Universidad de Barcelona en el que ha contribuido el Jefe de Grupo del IBEC Daniel Navajas ha creado un respirador no invasivo de bajo coste destinado a pacientes con insuficiencia respiratoria que viven en zonas con recursos limitados. Los respiradores no invasivos se utilizan comúnmente para tratar a pacientes con dificultad e insuficiencia respiratoria, por ejemplo, aquellos que presentan complicaciones más graves a causa de la COVID-19.

Un respirador de bajo coste para zonas con pocos recursos

Un proyecto liderado por la Universidad de Barcelona en el que ha contribuido el Jefe de Grupo del IBEC Daniel Navajas ha creado un respirador no invasivo de bajo coste destinado a pacientes con insuficiencia respiratoria que viven en zonas con recursos limitados. Los respiradores no invasivos se utilizan comúnmente para tratar a pacientes con dificultad e insuficiencia respiratoria, por ejemplo, aquellos que presentan complicaciones más graves a causa de la COVID-19.

La revista “EBioMedicine” de “The Lancet” acaba de publicar el procedimiento que permitió la creación, el año pasado, del “PeriCord”, el primer bioimplante cardíaco humano, en cuya elaboración el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) tuvo un papel clave. En mayo de 2019, una colaboración entre el Hospital Germans Trias i Pujol de Badalona, ​​el Banco de Sangre y Tejidos (BST) y el IBEC hizo posible en Barcelona un nuevo avance para los pacientes cardiacos gracias a una fórmula sencilla: combinar medicina, ciencia e ingeniería.

PeriCord, el bioimplante capaz de reparar el tejido cardíaco en pacientes

La revista “EBioMedicine” de “The Lancet” acaba de publicar el procedimiento que permitió la creación, el año pasado, del “PeriCord”, el primer bioimplante cardíaco humano, en cuya elaboración el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) tuvo un papel clave. En mayo de 2019, una colaboración entre el Hospital Germans Trias i Pujol de Badalona, ​​el Banco de Sangre y Tejidos (BST) y el IBEC hizo posible en Barcelona un nuevo avance para los pacientes cardiacos gracias a una fórmula sencilla: combinar medicina, ciencia e ingeniería.

El equipo de Daniel Navajas, investigador principal en el IBEC, junto con el Banco de Sangre y Tejidos han desarrollado un bioimplante de células madre de unos 16 cm² que se aplica directamente al corazón. El bioimplante está formado por pericardio humano desceluularizado y enriquecido con células madre procedentes de cordón umbilical, de gran plasticidad y, por tanto, con capacidad de regenerar los tejidos.

Primer bioimplante de células madre para regenerar el corazón

El equipo de Daniel Navajas, investigador principal en el IBEC, junto con el Banco de Sangre y Tejidos han desarrollado un bioimplante de células madre de unos 16 cm² que se aplica directamente al corazón. El bioimplante está formado por pericardio humano desceluularizado y enriquecido con células madre procedentes de cordón umbilical, de gran plasticidad y, por tanto, con capacidad de regenerar los tejidos.

Un grupo del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) liderado por Daniel Navajas contribuye a una operación diseñada para reparar el tejido cardíaco de un paciente de 70 años que había sufrido un infarto. Esto ha sido posible mediante la creación de un bioimplante enriquecido con células madre. La operación es fruto del trabajo conjunto, durante más de diez años, de científicos, médicos e ingenieros.

Bioingenieros IBEC contribuyen a un implante para el corazón

Un grupo del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) liderado por Daniel Navajas contribuye a una operación diseñada para reparar el tejido cardíaco de un paciente de 70 años que había sufrido un infarto. Esto ha sido posible mediante la creación de un bioimplante enriquecido con células madre. La operación es fruto del trabajo conjunto, durante más de diez años, de científicos, médicos e ingenieros.

Un estudio publicado en el American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine ha revelado que la apnea del sueño podría promover el crecimiento del cáncer de pulmón en individuos jóvenes. Investigadores del IBEC, la Universidad de Barcelona y el Hospital Clínic muestran que, contrariamente a lo esperado, la edad puede ser un factor de protección contra el rápido desarrollo tumoral inducido por esta alteración respiratoria del sueño y su consecuencia inmediata, la hipoxia intermitente.

La apnea del sueño podría promover el crecimiento tumoral en los jóvenes

Un estudio publicado en el American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine ha revelado que la apnea del sueño podría promover el crecimiento del cáncer de pulmón en individuos jóvenes. Investigadores del IBEC, la Universidad de Barcelona y el Hospital Clínic muestran que, contrariamente a lo esperado, la edad puede ser un factor de protección contra el rápido desarrollo tumoral inducido por esta alteración respiratoria del sueño y su consecuencia inmediata, la hipoxia intermitente.

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