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Digging Deep into the Sequence Space of Electrochemical Debonding of Peptides to Impact Next Generation Polymer Adhesives

Description du projet

Des stratégies numériques pour identifier et concevoir des polymères électrosensibles de nouvelle génération

Les adhésifs sont omniprésents. On les retrouve dans les téléphones, les appareils médicaux et la construction. Or, une fois collés, la plupart des adhésifs sont difficiles, voire impossibles à enlever sans dommage. Cela limite le recyclage, la réparation et la réutilisation,et entraîne un gaspillage de matériaux et d’énergie. Et s’il existait un moyen de concevoir des colles qui se fixent fermement lorsque nécessaire, mais qui se détachent proprement à la demande? Le projet IDefix, financé par le CER, entend rendre cela possible. En combinant la chimie des peptides, le séquençage à haut débit et l’apprentissage automatique, il déchiffre la manière dont les polymères interagissent avec les surfaces afin de créer des adhésifs «intelligents» et adaptables. La plateforme de conception basée sur les données de l’équipe, SurPhage, identifie les structures moléculaires qui réagissent à des déclencheurs électriques ou mécaniques, inaugurant des revêtements réversibles, des composites auto-réparateurs et même des patchs médicaux télécommandés.

Objectif

Generating novel polymer functions based on rational design criteria, derived from deep statistical analysis of massive experimental data sets, would fundamentally impact materials development and represent the next evolutionary step in macromolecular engineering.


The IDefix project establishes a generic information-based design strategy to define polymer–surface interactions that represent the key property in various applications. The project focuses on advancing adhesives, to facilitate material-specific adsorption and triggerable desorption by distinct electrochemical transformations.

The rationale of engineering such polymers is extracted from peptide phage display (PD) biopanning with an advanced selection scenario and using next-generation sequencing (NGS). This allows to screen 10^9 sequences and readout of 10^6, providing the data sets to feed machine learning (ML) tools.
A new software tool “SurPhage” is developed and tailored to the material-oriented biopanning. Leveraging ML concepts, sequence data interpretation and feature abstraction are combined with sequence-function data of a broad analysis pipeline to learn on the rationale that feeds generative models for in-silico design.

The underlying chemistry relies on peptides with L-3,4-Dihydroxyphenylalanin (Dopa)-residues that show potent catechol anchors and a unique debonding mechanism on quinone oxidation. However, the strategy enables to identify hidden champions and discover novel Dopa-free mechanisms.

Employing the design rationale an IDefix platform is developed, covering polymers from artificial adhesive proteins to copolymers. These enable the electrochemical manipulation of adhesives, coatings or membranes, facilitating applications of debonding on command or dimming of permeability. Combining IDefix materials with piezoelectric elements leads to self-reinforcing mechano-responsive composites and integrating in near-field communication devices enables remote controlled drug release patches.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Appel à propositions

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

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Institution d’accueil

HUMBOLDT-UNIVERSITAET ZU BERLIN
Contribution nette de l'UE
€ 2 499 995,00
Coût total
Aucune donnée

Bénéficiaires (1)