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Hacking Photosynthesis: Biosensors for Herbicides and Beyond

Descrizione del progetto

Un migliore biosensore per il monitoraggio dei residui di erbicidi

L’uso estensivo degli erbicidi è iniziato a partire dagli anni Cinquanta;tuttavia, questi diserbanti chimici agiscono in modo duraturo sul suolo e i residui penetrano negli ecosistemi, nell’acqua potabile e negli alimenti. Gli attuali metodi di monitoraggio sono costosi e dispendiosi in termini di tempo, il che rende necessarie tecniche speciali e formazione. In questo contesto, il progetto B-FHAB, finanziato dall’UE, svilupperà un biosensore che rende l’individuazione rapida, a basso costo e sensibile degli erbicidi ampiamente accessibile. I biosensori verranno migliorati attraverso una matrice polimerica di trasduzione redox. L’obiettivo complessivo consiste nell’estendere l’ambito di applicazione del rilevamento al di là di una piccola classe di residui. Inoltre, l’approccio getta le fondamenta per una piattaforma modulare di biorilevamento che possa essere estesa oltre gli erbicidi, al fine di includere i biomarcatori per il monitoraggio della salute e il rilevamento di malattie.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2021-PF-01

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Coordinatore

TECHNISCHE UNIVERSITAET MUENCHEN
Contributo netto dell'UE
€ 173 847,36
Indirizzo
Arcisstrasse 21
80333 Muenchen
Germania
Regione
Bayern Oberbayern München, Kreisfreie Stadt
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato

Partner (2)