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Electrochemically Programmable Biochemical Networks for Animate Materials

Descrizione del progetto

Materiali didattici per prendere decisioni

Dalla pelle ai muscoli, le sostanze biologiche si adattano automaticamente all’ambiente, rispondendo ai cambiamenti senza basarsi su un controllo cosciente. Alla luce di tale premessa, il progetto eBioNetAniMat, finanziato dal CER, mira a sfruttare questo principio per creare materiali artificiali in grado di prendere decisioni autonome, incorporando nello specifico reti di reazioni chimiche basate sulle proteine in attuatori morbidi, il che permetterà ai materiali di elaborare segnali elettrochimici e di decidere da soli come muoversi (ruotando, contraendosi o eseguendo una peristalsi). Utilizzando metodi di fabbricazione elettrochimica per idrogel modellati, il progetto integrerà queste reti in attuatori biocompatibili, con l’obiettivo che il materiale risultante permetta di compiere progressi in ambito di robotica morbida e tecnologia medica.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

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-2024-STG

Vedi tutti i progetti finanziati nell’ambito del bando

Istituzione ospitante

THE UNIVERSITY OF BIRMINGHAM
Contributo netto dell'UE
€ 1 776 727,50
Indirizzo
Edgbaston
B15 2TT Birmingham
Regno Unito
Regione
West Midlands (England) West Midlands Birmingham
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 776 727,50

Beneficiari (1)