Doctoral position on molecular engineering of dynamic covalent hydrogels — ETH Zürich

Descrizione completa

Posizione dottorale sull'ingegneria molecolare degli idrogeli covalenti dinamici

100%, Zurigo, a tempo determinato

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Il Laboratorio di Ingegneria Macromolecolare (Prof. Mark W. Tibbitt) all'interno del Dipartimento di Ingegneria Meccanica e di Processo (D-MAVT) presso l'ETH di Zurigo, in Svizzera ingegneri e applica materiali polimerici avanzati per una gamma di usi biomedici e industriali. Il recente focus del gruppo (www.macro.ethz.ch/) comprende lo sviluppo di: (i) progettazione razionale delle reti polimeriche dinamiche; (iii) (bio) elaborazione materiale; (iii) perfusione e rigenerazione degli organi; (iv) strumenti per studiare la mechanobiologia e le interazioni tra cellule e matrice; e (v) sistemi di consegna dei farmaci ingegnerizzati. Il laboratorio è composto da un team altamente interdisciplinare e internazionale di ricercatori motivati. Per espandere la nostra comprensione di come le caratteristiche molecolari governano la meccanica e il flusso di idrogeli covalenti dinamici, stiamo reclutando un candidato medico a tempo pieno (100%) con una data di inizio prevista o dopo 01. Ottobre 2026.

Sfondo del progetto

Gli idrogeli covalenti dinamici (DCH)—le reti polimeriche interconnesse da legami covalenti reversibili, come esteri boronati, orzoni, imine o disolfidi—rappresentano una classe convincente di materiali morbidi viscoelastici. Le loro proprietà meccaniche sartoriali, la loro resistenza agli stimoli e la loro processabilità (iniettibile, stampabile) li rendono molto attraenti per usi biomedici e industriali. Tuttavia, l'ingegneria razionale dei DCH rimane vincolata da una comprensione incompleta di come le caratteristiche di livello molecolare — la termodinamica di base, la cinetica, l'architettura di rete — si traducono in proprietà materiali macroscopici come il modulo dell'altopiano (G 0) e il tempo di rilassamento (tR). Costruire un quadro rigoroso e quantitativo che collega il comportamento molecolare alle proprietà macroscala è l'obiettivo centrale di questo progetto.

Descrizione del lavoro

Questo progetto di dottorato ha due principali spinte interconnesse. In primo luogo, lo studente sintetizzerà e caratterizzerà un'ampia biblioteca di modelli DCH che spaziano da una gamma di dinamiche chemistri covalenti (estere boronato, orzo, imine e legami disolfidi) e architetture di rete (reti ideali, reali e interpenetranti). Lo studente quantificherà le costanti di legame di equilibrio, la termodinamica vincolante e la cinetica di reazione dei cross-link reversibili utilizzando le tecniche di calorimetria di titolazione isotermica (ITC), la spettroscopia NMR (compresa la 2D EXSY), e le tecniche UV-vis/fluorescence, e si riferiscono alle proprietà reologiche di macroscala misurate da reometria e nano-indentazione. Una domanda chiave e in gran parte inesplorata è il modo in cui la natura macromolecolare dei partner vincolanti — al contrario degli analoghi di piccola molecola — influenza il comportamento vincolante e la meccanica di rete, che lo studente indaga sistematicamente. Nella seconda spinta, lo studente svilupperà quadri teorici e computazionali, in stretta collaborazione con Prof. Vlasios Mavrantzas (collaboratore in laboratorio), per catturare gli effetti di rete entropi-driven e perfezionare modelli di elasticità in gomma per reti dinamiche. Studi complementari del comportamento del flusso non lineare utilizzando la reometria e le celle di flusso microfluidici forniscono informazioni sulla processabilità DCH per il design biomateriale iniettabile.

Lo studente di dottorato lavorerà in stretta collaborazione con e sarà supportato da un team interdisciplinare di dottorandi e postdoc che lavorano su argomenti correlati. Oltre alla ricerca, il candidato del dottorato dovrebbe contribuire ai compiti di laboratorio e avrà l'opportunità di contribuire all'insegnamento all'interno del gruppo, tra cui la supervisione degli studenti, il supporto delle lezioni e corsi pratici in laboratorio.

Profilo

Siamo alla ricerca di un individuo curioso, motivato e self-driven, che è comodo lavorare su progetti interdisciplinari che spaziano dalla chimica macromolecolare, dalla fisica della materia morbida e dalla chimica fisica. Eccellenza accademica, atteggiamento professionale e proattivo