Resumen de Engineering living biomedical devices mathematical and experimental tools for the rational design of cellular devices
L’aplicació de principis d’enginyeria en biologia permet somniar en l’ús de dispositius biològics per abordar problemes de la societat. Concretament, en aquesta tesi doctoral, s’ha abordat el disseny de dispositius biològics per aplicacions biomèdiques mitjançant la combinació d’eines experimentals i computacionals. La creació d’aquests dispositius demana d’un disseny racional que ofereixi respostes robustes i fiables. L’estudi de la creació de dispositius biològics s’ha fet seguint una aproximació modular, on s’ha analitzat com es poden re-enginyeritzar components cel·lulars per obtenir una resposta que s’adeqüi a l’aplicació requerida. Hem demostrat com podem modular el rang de detecció de la capa sensora a través de la modulació de l’element receptor de sensors bastats en dos components. Hem analitzat com integrar informació de diferents fonts de manera sistemàtica i robusta introduint com a nou element de computació l’espai i la divisió de tasques; tot desenvolupant un marc teòric i validant experimentalment per un seguit de funcions lògiques. Finalment, hem desenvolupat dispositius biològics que responen a molècules fisiològiques. Concretament, hem abordat el disseny de dispositius biològics pel tractament de la Diabetes Mellitus. Una primera validació experimental ens ha permès establir l’ús d’aquests dispositius in vitro. Seguidament, hem aprofundit en l’estudi de la seva aplicació mitjançant l’ús d’un simulador de pacient diabètic que ens ha permès el seu tractament virtual i l’anàlisi de les característiques del dispositiu per la regulació de la glicèmia. Finalment, hem explorat com la combinació dels dispositius cel·lulars amb la regulació del patró d’ingestes introdueix millores en els nivells de glucosa en sang. Posant de manifest el potencial que ofereix la creació d’una plataforma hibrida pel disseny de dispositius cel·lulars per una determinada aplicació.
