Description du projet
Exploiter pleinement le potentiel de la chimie des pores
Les cadres métallo-organiques (MOF pour «metal-organic framework») forment une classe de matériaux cristallins hybrides construits à partir d’interconnexions de nœuds métalliques et de ligands organiques. Leur très grande porosité et leur ajustabilité inégalée aux niveaux chimique et structurel ont suscité un intérêt pour des applications allant du stockage à la séparation, en passant par la catalyse. Le projet LIVINGPORE, financé par l’UE, exploitera le potentiel du séquençage des pores pour contrôler la réponse conformationnelle des structures et des invités encapsulés, afin d’établir une compréhension définitive de la manière dont les cadres réticulaires peuvent être utilisés pour répondre à des modèles de reconnaissance moléculaire spécifiques (modèles transformables) ou les sélectionner (modèles transformatifs) pour une sélection coopérative dans un solide cristallin. Le projet entend modifier la façon dont les MOF sont actuellement perçus, et en faire des matériaux poreux uniques capables de réponses structurelles/fonctionnelles plus proches des systèmes biologiques, en vue de permettre des applications distinctives actuellement impensables, qui feront l’objet de démonstrations initiales dans le cas de la séparation et de la biocatalyse.
Objectif
The conformational flexibility and biological function of proteins is dictated by the positioning of a few amino acids into specific arrangements linked by peptide bonds. We intend to implement this same principle of sequencing, essential to biology, to synthetic porous materials by encoding pore environments with atomic precision to control structural response and function. The road to this vision remains blocked by the lack of methodologies and understanding which is required to untap the value of pore chemistry in controlling the conformational response of frameworks and encapsulated guests. LIVINGPORE is structured around the complementary concepts of ‘transformable’ and ‘transformative’ porosity, that share the use of amino acid side chain chemistry and peptide bond rotations for selecting the conformational response and function of flexible frameworks (oligopeptide linkers) or flexible guests (small enzymes) by using programmed pore settings and mutants. We will develop both concepts in parallel by implementing a central high-throughput workflow that integrates computational and experimental routines for rational design and accelerated discovery. These synergic, multidisciplinary tools will be used to i) guide chemical synthesis, ii) evaluate structural response and iii) rationalize function, all required for going beyond what can be currently achieved with conventional methods. The central objective of this materials chemistry project is to lay definitive understanding on how reticular frameworks can be used to respond to (transformable) or select (transformative) specific molecular recognition patterns for cooperative selection in a crystalline solid. The long-term vision is a shift in the present perception of Metal-Organic Frameworks into unique porous materials capable of structural/functional responses closer to biological systems that enable distinctive applications currently unthinkable of, here initially demonstrated in separation and biocatalysis.
Champ scientifique
Mots‑clés
Programme(s)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Régime de financement
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstitution d’accueil
46010 Valencia
Espagne