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Electrochemically Programmable Biochemical Networks for Animate Materials

Projektbeschreibung

Nachhilfe in Entscheidungsfindung für Werkstoffe

Von der Haut bis zum Muskel passen sich biologische Substanzen automatisch an ihre Umgebung an und reagieren ohne bewusste Kontrolle auf Veränderungen. In diesem Zusammenhang möchte das ERC-finanzierte Projekt eBioNetAniMat dieses Prinzip nutzen, um künstliche Werkstoffe zu erschaffen, die autonome Entscheidungen treffen können. Konkret gesagt geht es darum, proteinbasierte chemische Reaktionsnetzwerke in weiche Aktoren einzubetten. Dadurch können die Werkstoffe elektrochemische Signale verarbeiten und selbst über Bewegungen entscheiden (Rotations-, Kontraktions- oder Peristaltikbewegungen). Mittels elektrochemischer Herstellungsverfahren für strukturierte Hydrogele sollen diese Netzwerke dann in biokompatible Aktoren integriert werden. Die daraus entstehenden Werkstoffe sollen die Soft-Robotik und die Medizintechnik voranbringen.

Ziel

Life’s biological materials are animate materials, capable of adapting to their surroundings via actively changing in response to the environment. A key distinguishing feature of animate materials is their ability to autonomously make decisions over how to respond. An example of an animate material is your skin: on cold days the hairs on your skin rise to trap warm air without your conscious thought.

The ability of living materials to make decisions arises from biochemical reaction networks (e.g. protein signalling) in the material. The networks process environmental information and decide how to adapt the material in response. Artificial animate materials promise to be superior for many applications (e.g. soft robots, MedTech) compared to their inert counterparts as their decision-making abilities will enable them to leverage advantageous events into better outcomes and limit the damage from disadvantageous ones. However, currently, there is not a well-established route to fabricate artificial animate materials.

eBioNetAniMat charts a pathway to a new generation of electrochemically programmable artificial animate materials that act as soft actuators capable of autonomously making decisions about their movement. Novel, protein-based chemical reaction networks integrated into the actuators will process electrochemical stimuli and make decisions over how to generate chemo-mechanical motion, e.g. peristalsis, rotation. I will develop a method for electrochemically controlling protein-activity and use this to construct a series of novel, electrochemically programmable protein networks of increasing complexity. I will develop a new method for electrochemical fabrication of patterned hydrogels with new protein redox-binding tools. Finally, I will unite the new protein networks and gels together to make novel artificial animate actuators, that will be biocompatible, integrable with electronic devices and have potentially transformative impacts in MedTech + soft robots.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2024-STG

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Gastgebende Einrichtung

THE UNIVERSITY OF BIRMINGHAM
Netto-EU-Beitrag
€ 1 776 727,50
Adresse
Edgbaston
B15 2TT Birmingham
Vereinigtes Königreich
Region
West Midlands (England) West Midlands Birmingham
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 1 776 727,50

Begünstigte (1)