Descrizione del progetto
Batteri reattivi alla luce per il controllo remoto e la somministrazione di farmaci
La scienza deve affrontare numerose questioni relative ai batteri e alla loro capacità di percepire la luce attraverso fototrasduttori esogeni ingegnerizzati. In particolare, non è noto se i batteri possono rispondere a diversi metodi di fotostimolazione basati su stati molecolari eccitati. Il progetto EOS, finanziato dal CER, si propone di sviluppare materiali viventi bioibridi in grado di percepire la luce e di svolgere compiti a distanza, come la somministrazione di farmaci. Il progetto si propone di rendere fotosensibili i batteri mobili non fotosintetici con un’invasività minima. Attraverso un metodo noto come stimolazione optobatterica, userà la luce per controllare i batteri a distanza e applicherà materiali fototrasducenti che aderiscono ai batteri senza modifiche. Questo meccanismo permette di collegare le interazioni con la luce al movimento dei batteri. Il progetto dimostrerà anche la guida fototattica di batteri “senza occhi” nel tratto gastrointestinale, aprendo la strada a micronuotatori biocompatibili.
Obiettivo
EOS wants to create a new class of biohybrid living materials capable to perceive light and perform tasks remotely (i.e. drug delivery in hard-to-reach body locations). I propose to achieve this by inducing light sensitivity into non-photosynthetic motile bacteria at minimum invasiveness and complexity. Based on the notion that the active manipulation of the bacteria membrane potential allows controlling bacterial functions, including motion, EOS challenge is how to trigger effectively a membrane potential dynamics. EOS will employ a materials-based approach that I call “optobacterial-stimulation” and is composed by two key ingredients: i. light as a spatiotemporal precise tool that can control bacteria remotely; ii. phototransducing organic materials that associate spontaneously with bacterial cells without the need for neither covalent attachment nor genetic modification. The phototransducing mechanism stems from the “cross-talking” between molecular excitations and the polarization state of cells. The photoinduced membrane potential dynamics is ultimately linked to ion motive force, and thus to the bacterial flagellar motor. All these abovementioned elements have in common the study of light-matter interaction, which represents my main research interest in the last decade. Using optobacterial-stimulation I will answer to three outstanding questions that are related to each other and shape EOS objectives: i. can we engineer bacteria to perceive light through exogenous phototransducers? ii. are bacteria able to perceive different photostimulation approaches, as dictated by molecular excited states, in terms of membrane potential dynamics and motion? iii. can we understand the relationship between the fate of excited states and bacterial function? In the case study, I will demonstrate phototactic guidance of “eyeless” bacteria that are competent to swim in the gastrointestinal tract, with the view to develop intrinsically bio-compatible microswimmers.
Campo scientifico (EuroSciVoc)
CORDIS classifica i progetti con EuroSciVoc, una tassonomia multilingue dei campi scientifici, attraverso un processo semi-automatico basato su tecniche NLP. Cfr.: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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Parole chiave
Programma(i)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Argomento(i)
Invito a presentare proposte
(si apre in una nuova finestra) ERC-2023-STG
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HORIZON-ERC -Istituzione ospitante
20133 Milano
Italia