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Hacking Photosynthesis: Biosensors for Herbicides and Beyond

Description du projet

Un meilleur biocapteur pour surveiller les résidus d’herbicides

Les herbicides sont utilisés à grande échelle depuis les années 1950. Mais ces désherbants chimiques ont une activité durable dans le sol et leurs résidus s’infiltrent dans nos écosystèmes, notre eau potable et nos aliments. Les méthodes de surveillance actuelles sont coûteuses et prennent beaucoup de temps, car elles nécessitent des techniques et des formations spéciales. C’est dans ce contexte que le projet B-FHAB, financé par l’UE, développera un biocapteur qui rendra largement accessible la détection rapide, peu coûteuse et sensible des herbicides. Les biocapteurs seront améliorés grâce à une matrice de transduction de polymère redox. L’objectif global est d’élargir la portée de la détection au-delà d’une petite classe de résidus. En outre, cette approche jette les bases d’une plateforme modulaire de biodétection qui peut être étendue au-delà des herbicides, pour inclure des biomarqueurs de surveillance de la santé et de détection des maladies.

Objectif

The introduction of agrochemicals has drastically improved crop yields, largely thanks to the use of herbicides that kill crop competing weeds. Unfortunately, herbicides residues often find their way into our ecosystems, drinking water and food. Current means to monitor herbicide residues utilize expensive, time-consuming methodologies such as liquid chromatography coupled to mass spectroscopy, a technique typically restricted to First world countries and trained users. A biosensor provides a means for rapid, low-cost, sensitive herbicide detection that is widely accessible even in developing countries. I have previously evaluated a biosensing platform using an electrode coated with bacterial reaction centres, but found that it was not sensitive enough to meet EU drinking water standards, was limited to sensing a small class of herbicide residues and was not stable enough under storage for widespread distribution. To tackle the issue of low stability, I implemented a redox polymer transduction matrix, resulting in biosensor stability for hours during operation and months in storage. I then approached the most challenging aspect of boosting biosensor sensitivity by re-designing the biological recognition element itself, using docking simulations to guide enzyme design that resulted in validated improvements in biosensor sensitivity in the lab. This forms the platform for my research within the MSCA Postdoctoral fellowship, wherein I seek to push enzyme-herbicide binding affinities to reach a biosensor sensitivity that meets EU standards, expand the scope of sensing beyond a small class of residues, and sense not just single but multiple herbicide residues on a single test strip. The results of this work will lead to a herbicide biosensor that approaches market viability, and lays the groundwork for a modular biosensing platform that can be extended beyond herbicides, to include biomarkers for monitoring health and detecting disease.

Coordinateur

TECHNISCHE UNIVERSITAET MUENCHEN
Contribution nette de l'UE
€ 173 847,36
Adresse
Arcisstrasse 21
80333 Muenchen
Allemagne

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Région
Bayern Oberbayern München, Kreisfreie Stadt
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
Aucune donnée

Partenaires (2)