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Development of Suprasensors and Assays for Molecular Diagnostics

Descrizione del progetto

Una diagnosi non invasiva delle malattie grazie a siti attivi enzimatici artificiali per rilevare i biomarcatori

I metaboliti, molecole prodotte dall’organismo attraverso i normali processi che consentono di garantire un funzionamento sano, comprendono i biomarcatori dei primi processi patologici, che spesso cambiano prima che i sintomi diventino evidenti; gli attuali sistemi di rilevamento sintetico sono ostacolati da limiti di selettività e sensibilità. Il progetto SupraSense, finanziato dal CER, mira a superare questi problemi grazie a recettori artificiali biomimetici che imitano i siti attivi degli enzimi. Integrando il riconoscimento molecolare, la scienza dei materiali e l’apprendimento profondo basato sulla chimica, SupraSense sfrutterà materiali zeolitici ibridi altamente sintonizzabili con cavità di legame modulate da cofattori basati su peptidi. I «SupraSensori» supporteranno la diagnostica multi-molecolare non invasiva di urina, sangue e saliva in strutture decentrate e a domicilio, rivoluzionando la diagnosi precoce di condizioni patologiche che vanno dalle malattie cardiovascolari a quelle associate all’invecchiamento.

Obiettivo

SupraSense combines completely new strategies to design and realize biomimetic artificial receptors for bioactive small molecules, i.e. metabolites, with the aim of overcoming long-standing selectivity and sensitivity limitations that hindered other synthetic sensory systems from reaching diagnostic applications. Sophisticated yet easy to fabricate “SupraSensors” will be developed based on unprecedented hybrid zeolitic materials whose binding cavities are modulated by peptide-based cofactors, thereby mimicking enzyme pockets. SupraSensors will be functional and directly applicable for molecular diagnostics in urine, saliva, and blood and will be of utility in point-of-care units and personal homes. Emphasis is given to the detection of metabolites that are important disease indicators.
I am an expert on “conventional” synthetic chemosensors and have studied both their merits and fundamental shortcomings. Out of this deep routed analysis, I developed the proposed ambitious strategy that marries principles of molecular recognition with materials science and chemistry-informed deep learning. These SupraSensors will advance the field through the following elements: i) high-energy water release from microporous materials ensures high binding affinity; ii) strategically placed peptide-based recognition elements provide selectivity while offering synthetic tunability; iii) information-rich signal output from SupraSensor libraries enables metabolite distinction in biofluids; iv) novel signal amplification concepts increase sensitivity. SupraSensor discovery will be fast and generalizable to many metabolite classes.
SupraSense has the potential to unleash supreme opportunities for multiparameter diagnostics, which will be essential for patient subgrouping based on metabolic phenotypes. The new concepts developed herein have the prospect to revolutionize early detection of emerging cardiovascular events, inflammations, sepsis, and other metabolic or aging-associated diseases.

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito di questo schema di finanziamento

Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2022-COG

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Istituzione ospitante

KARLSRUHER INSTITUT FUER TECHNOLOGIE
Contributo netto dell'UE
€ 1 994 069,00
Indirizzo
KAISERSTRASSE 12
76131 Karlsruhe
Germania
Regione
Baden-Württemberg Karlsruhe Karlsruhe, Stadtkreis
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 994 069,00

Beneficiari (1)