The combination of novel engineered materials and neural stem cells holds the promise to be used as disease model platforms or provide regenerative therapies for the central nervous system (CNS), when impaired by traumatic injuries or neurodegenerative diseases (spinal cord injury, brain ischemia, Alzheimer?s or Parkinson?s diseases). The role of the materials on neural stem cells (NSC) culture is absolutely crucial, providing not only mechanical support, but also affecting cell fate through their stiffness, hydrophilic/hydrophobic balance, topological motifs, anisotropy and tridimensional organization. Additional to necessary materials features, such as providing a non-toxic substrate for cell adhesion and growth and depending of the envisage application appropriate biodegradability rates, advanced materials can impact in stem cell fate through delivery of stimuli that direct cells towards linage maturation and tissue organization. NEURON aims to develop novel polymer-based platforms for electro-stimulation of neural stem cells directing their organization, morphology and differentiation into committed functional tissue. The project innovation action encompasses three vectors: 1. Novel electrically conductive polymeric/composite materials with enhanced biocompatibility, adhesion motives and with tailored stiffness, biodegradability and transparency. 2. Novel 3D electrically conductive scaffolds with tailored topologies, using 3D extrusion, direct printing and electrospinning. 3. Novel stimuli-controlled growth factors and small molecules delivery systems to be integrated in such platforms. We aim first to optimise in vitro systems for neural stem cell culture and differentiation, use them as disease models in drug discovery and, in a later stage, propose implantable and bioresorbable platforms for tissue regeneration in general, being specially focused on spinal cord regeneration. A combinação das áreas dos novos materiais e da cultura de células estaminais oferece o potencial de criar novas plataformas modelo para o estudo de doenças ou de terapias regenerativas do sistema nervoso central (SNC) depois de afectado por ferimentos traumáticos ou por doenças degenerativas (ferimentos da espinal medula, isquemia cerebral e doenças de Alzheimer ou de Parkinson). Os materiais assumem um papel absolutamente crucial na cultura de células estaminais neurais (CEN), providenciando não só um suporte mecânico, mas afectando também o destino celular através da sua rigidez, caráter hidrofílico/hidrofóbico, motivos topográficos, anisotropia e organização tridimensional. Para além dos requisitos estruturais, como providenciarem um substrato não tóxico para a adesão e crescimento celulares e adequadas taxas de biodegradabilidade em função da sua aplicação, o desenvolvimento de materiais avançados pode ter impacto no destino de células estaminais, permitindo a aplicação de estímulos que dirigem a maturação das células e a organização de tecidos. O objetivo do projeto NEURON é o desenvolvimento de uma nova plataforma para a eletro-estimulação de CEN, dirigindo a sua organização, morfologia e diferenciação para tecido funcional. A inovação de NEURON ocorre segundo três vetores: 1. Novos materiais poliméricos/compósitos condutores elétricos com biocompatibilidade melhorada, motivos para adesão celular e com rigidez, biodegradabilidade e transparência optimizadas. 2. Novos suportes 3D condutores elétricos com topologia optimizada, recorrendo a extrusão 3D, impressão directa e ?electrospinning?. 3. Novos sistemas de libertação controlada por estímulos de fatores de crescimento e de pequenas moléculas integrados nos suportes celulares mencionados acima. Pretendemos optimizar sistemas para a cultura e diferenciação de CEN in-vitro, usá-los como modelos de teste de novos fármacos e, num estágio mais posterior, propor plataformas implantáveis e bioreabsorvíveis para a regeneração de tecidos em geral, com um enfoque especial na regeneração da espinal medula.

In the near future, fiber links with much higher capacity will be required to accommodate the increase of bandwidth-hungry applications, such as cloud computing, Big Data, high-definition video streaming along with the transitions to the Internet of things and the introduction of 5G communications. The problem is that the current optical communications systems will be exhausted soon. Space Division Multiplexing (SDM) technology has been proven to be the ideal solution to deal with the demand for higher capacity, since it offers a dramatic increase in transmission capacity per fiber. One approach to implement SDM is via weakly-coupled Multi-Core Fibers (MCFs). Several MCF transmission systems have been demonstrated and new milestones in transmission capacity/distance have been set. However, the commercial success of MCF-SDM strongly depends on the degree of compatibility with existing systems and on reduction of cost and power consumption that can be achieved by component sharing, e. g. in amplifiers. The devolvement of a MCF Reconfigurable Optical Add Drop Multiplexer (ROADM) will be a key step for the realization of SDM networks. In this context, the production of core/wavelength selective multicore (MC) switches and couplers will pave the way to a practical MCF ROADM and efficient optical amplifiers. This project aims to develop, optimize and produce innovative passive and tunable core/wavelength selective multicore switches and couplers. Regarding the passive components, we will focus on pump sharing couplers, single mode fiber (SMF) to MCF couplers and MCF-to-MCF couplers. For the tunable components, different approaches will be study, e.g. acousto-optic effect, optically induced LPGs, and bending or heating inscribed LPGs. The produced components will be integrated in MCF ROADM architectures and optical amplification systems in order to evaluate their functionality. In this latter phase, component prototypes will be produce. All phases of the project will be assisted by theoretical and numerical modelling. MCTechs are expected to give a strong contribution to accelerate the development of practical and efficient SDM high-capacity optical networks. Num futuro próximo haverá necessidade de redes óticas com muito maior capacidade para fazer face ao aumento da utilização de aplicações que requerem largura de banda elevada, tais como, computação em nuvem, ?Big-Data?, transmissão de vídeo de alta definição, assim como à transição para os sistemas de internet das coisas e das comunicações 5G. O problema é que a capacidade dos atuais sistemas de comunicação será esgotada brevemente. Tem sido demonstrado que a tecnologia de multiplexagem espacial (SDM) é a solução ideal para suprir estas necessidades. Uma das possibilidades para a implementação da SDM é o uso de fibras com múltiplos núcleos (MCF). Vários sistemas de comunicação usando MCF foram demonstrados alcançando novas metas de capacidade e distância. No entanto, o sucesso comercial desta nova tecnologia está dependente do seu grau de compatibilidade com os sistemas existentes e da redução de custos e consumos de energia. A realização de um multiplexador do tipo ?add and drop? reconfigurável (ROADM) e de amplificadores óticos eficientes para MCFs serão avanços muito importante para a implementação desta tecnologia. Por sua vez, o desenvolvimento de comutadores e acopladores seletivos no núcleo/comprimento de onda para MCFs é essencial para a realização prática de um ROADM para e de amplificadores óticos eficientes para MCF. Este projeto visa desenvolver, otimizar e produzir novos acopladores e comutadores seletivos no núcleo/comprimentos de onda, passivos e sintonizáveis. Quanto a componentes passivos, MCTechs pretende produzir acopladores para partilha de fontes de bombeamento, acopladores de fibra monomodo para MCF e acopladores de MCF-MCF. Quanto aos componentes sintonizáveis, serão estudados diversos efeitos, nomeadamente, acústo-ótico, LPGs induzidas oticamente, curvatura ou aquecimento de LPGs gravadas. De forma a avaliar a sua funcionalidade, as componentes produzidas serão posteriormente integradas em arquiteturas de ROADM e em sistemas de amplificação para MCFs, nesta fase final, serão produzidos protótipos. Preve-se que MCTechs dê uma contribuição importante para acelerar o desenvolvimento de sistemas de comunicação de elevada capacidade por SDM práticos e eficientes.