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Semi-Autonomous ProtoTissues capable of photo-Mechano-Chemical transduction

Projektbeschreibung

Weiche Materialien auf der Grundlage synthetischer Protogewebe

Protozellen, künstliche zellähnliche Gebilde, stellen ein wichtiges Instrument in der synthetischen Biologie dar. Diese nicht lebenden Systeme weisen Eigenschaften auf, die denen biologischer Zellen sehr nahe kommen. Protozellen-Netzwerke in Protogeweben können kommunizieren und synergetische Funktionen aufweisen, sind jedoch nicht robust und besitzen nicht die erforderliche Komplexität, um Funktionen höherer Ordnung auszuführen. Das im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen finanzierte Projekt SAPTiMeC bringt Spiropyran-Fotoschalter zum Einsatz, um Protogewebe herzustellen, das unter der Einwirkung von Licht an- und abschwellen kann. Diese mechanische Bewegung wird dann dazu genutzt, um die endogene photokatalytische Reaktivität des Protogewebes zu modulieren und Wellen eines chemischen Signals zu erzeugen. Die Projektergebnisse könnten eine neue Ära der synthetischen Bottom-up-Biologie und der Nichtgleichgewichtssysteme einleiten sowie neue Materialien hervorbringen, die in der Gewebezüchtung und der weichen Robotik verwendet werden können.

Ziel

Recently, researchers in the field of bottom-up synthetic biology have developed different models of non-living cell-like entities, termed protocells. Protocells are designed to mimic basic aspects of living cells and have potential applications in various emerging technologies. Prototissues comprise networks of protocell consortia that communicate and display synergistic functions. Though the current designs contribute much to the development of bottom-up synthetic biology, they lack robustness and the complexity required to perform higher-order functions. The aim of this proposal is to advance the prototissue design to create prototissues capable of higher-order functions (i.e. photo-mechano-chemical transduction). The prototissues will be created by stratifying and patterning populations of specialised protocells. As a result, the prototissue will be able to self-regulate the amount of luminous energy received from the environment by opening and closing cyclically. This movement enables the prototissue to tune its endogenous photocatalytic reactivity, producing waves of an output chemical signal. The expertise of the applicant in photochemistry, materials and nanomaterials chemistry will be applied to the emerging field of prototissue engineering, area in which the hosting supervisor is an emerging leader. The approach will be focussed on the generation of macroscopic free-standing prototissue sheets with complex architectures. This process will be used to create phototropic prototissues upon exploiting photoresponsive hydrogels encapsulated in their building blocks. The resulting phototropic prototissues will be modified in order to contain building blocks with photocatalytic synthetic proto-organelles. Collectively, the outcome of this proposal will: kickstart a new area of bottom-up synthetic biology; provide a new approach to the construction of out-of-equilibrium systems; and deliver new materials with applications in tissue engineering and soft robotics.

Koordinator

UNIVERSITA DEGLI STUDI DI TRIESTE
Netto-EU-Beitrag
€ 150 039,12
Adresse
PIAZZALE EUROPA 1
34127 Trieste
Italien

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Region
Nord-Est Friuli-Venezia Giulia Trieste
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
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Gesamtkosten
€ 150 039,12

Beteiligte (1)