Opis projektu
Nowy „narząd” zapewni homeostazę syntetycznych żywych materiałów
Jednym z celów projektowania różnorodnych materiałów jest zachowanie ich właściwości w przypadku zmian środowiskowych. Jednym z przykładów mogą być powłoki fizyczne lub chemiczne odporne na zmiany temperatury lub wilgotności powietrza. Najczęściej nie są one jednak adaptowalne – ich stan jest ustalony, a z czasem i ze względu na zużycie następuje spadek ich właściwości. Prawdziwa homeostaza – możliwość adaptacji do warunków panujących w środowisku i powrót właściwości do pożądanych wartości pomimo zmian – jest czymś, czego dotychczas nie udało się osiągnąć nawet w żywych materiałach syntetycznych. Zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu STEADY zamierza wypełnić tę lukę dzięki modułowemu systemowi homeostatycznemu złożonemu z czujnika, sterownika oraz siłownika, które będą działać wspólnie w celu ustalania pożądanych właściwości materiału.
Cel
Engineered Living Materials (ELMs) are dynamically emerging at the intersection of synthetic biology and materials sciences and are providing solutions in a rapidly growing number of application fields. Current areas of application comprise, for example, biomedicine, textiles, sensors, soft robotics, electronics, or construction materials. From a conceptual point of view, ELMs provide the opportunity of endowing materials with properties and functions long sought for in materials sciences, such as adaptivity and interactivity, evolvability, hierarchical design, self-reproduction, energy harvesting from the environment, synthesis from renewable resources, as well as biodegradability. Despite intensive research, however, a key defining property of life is largely missing in ELMs, that is homeostasis. Homeostasis is the ability of a system to maintain an inner steady state despite external fluctuations that impact this state. For example, mammals maintain a constant body temperature despite varying external temperatures. In STEADY, we will develop and test the concept of engineering homeostasis into living materials. To this aim, we will develop three genetically encoded modules, (i) a sensor to sense the actual state of a specific mechanical property of the material, (ii) a controller to process the sensor signal, and (iii) an actuator, that, based on the controller’s output, steers the material towards the setpoint. The design of the homeostatic system will be highly modular, so that the sensor and actuator can be adapted in order to maintain homeostasis for other properties or functions of the material. The tools developed here are not restricted to ELMs but may also be used to confer homeostasis to polymer-based soft materials with regard to maintaining a desired feature. Thus, STEADY will open novel opportunities for engineering materials to be robust and resilient to changing environmental conditions.
Dziedzina nauki
- natural sciencesbiological sciencessynthetic biology
- engineering and technologymaterials engineeringtextiles
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringroboticssoft robotics
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringsensors
- medical and health sciencesbasic medicinephysiologyhomeostasis
Słowa kluczowe
Program(-y)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Temat(-y)
System finansowania
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstytucja przyjmująca
66123 Saarbruecken
Niemcy