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Electrochemically Programmable Biochemical Networks for Animate Materials

Description du projet

Supports pédagogiques pour la prise de décision

De la peau aux muscles, les substances biologiques s’adaptent automatiquement à leur environnement, réagissant aux changements sans contrôle conscient. Dans ce contexte, le projet eBioNetAniMat, financé par le CER, vise à exploiter ce principe pour créer des matériaux artificiels capables de prendre des décisions de manière autonome. Plus précisément, il intégrera des réseaux de réactions chimiques à base de protéines dans des actionneurs souples. Cela permettra aux matériaux de traiter des signaux électrochimiques et de décider de manière autonome comment se déplacer (en tournant, en se contractant ou en effectuant un mouvement péristaltique). En utilisant des méthodes de fabrication électrochimique pour les hydrogels à motifs, l’équipe intégrera ensuite ces réseaux dans des actionneurs biocompatibles. L’objectif est de faire progresser la robotique souple et la technologie médicale grâce au matériau obtenu.

Objectif

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.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2024-STG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

THE UNIVERSITY OF BIRMINGHAM
Contribution nette de l'UE
€ 1 776 727,50
Adresse
Edgbaston
B15 2TT Birmingham
Royaume-Uni
Région
West Midlands (England) West Midlands Birmingham
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 1 776 727,50

Bénéficiaires (1)