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Harnessing Ostwald Ripening for Dynamic Emulsions

Description du projet

Contrôle des échanges chimiques dans les compartiments synthétiques

La vie dépend d’un échange étroitement régulé de molécules entre les cellules et les organites. Ce processus est médié par la diffusion ainsi que par des mécanismes biologiques spécialisés. La chimie des systèmes vise à recréer cette complexité à l’aide de compartiments synthétiques, mais un défi majeur consiste à contrôler la manière dont les molécules se déplacent entre ces compartiments. Afin de réguler la diffusion, le projet HORDE, financé par le CER, exploitera un processus physique appelé maturation d’Ostwald, dans lequel les molécules se diffusent des gouttelettes les plus petites vers les plus grandes. En utilisant diverses techniques, l’équipe de recherche créera des gouttelettes qui grandiront ou rétréciront à la demande. Cela permettra le transfert contrôlé d’informations moléculaires et ouvrira la voie à des compartiments synthétiques avancés.

Objectif

Controlling the exchange of material between organs, cells and organelles is essential for all of the processes essential to life, such as signalling, metabolism and reproduction. Chemicals pass between compartments by diffusion, which is often assisted or rectified by biological machinery. A central goal of Systems Chemistry is to produce networks of discrete synthetic compartments that interact with the same complexity seen in life. Key to achieving this is the ability to control and regulate diffusion. The HORDE programme will harness Ostwald ripening as a tool that will enable controlled diffusion within emulsions.

Ostwald ripening is the net directional diffusion of molecules from less to more stable states. In emulsions, this results in a spontaneous increase of average droplet size. This is thermodynamically favourable as it reduces the disfavoured liquid-liquid interface area. Ostwald ripening is generally seen as an unwanted process as it can lead to emulsion deterioration. However, when controlled, it will prove a powerful method for directing diffusion between compartments. HORDE will address this gap of knowledge by developing the novel methodology and insight that enables Ostwald ripening to be toggled and reversed. We will apply dynamic chemistries, switchable costabilisers and reversible polymerisation to control nanoemulsions.

I will apply my unique expertise that spans supramolecular chemistry and polymer nanotechnology to develop nanoemulsions with droplets that shrink or grow on demand. We will then apply this technology to generate nonequilibrium states and direct the transfer of polymer sequence information between droplets. The HORDE programme will thus demonstrate the exceptional promise of controlled Ostwald ripening as a mechanism for developing complex networks of interacting compartments. This ERC Starting Grant will establish the Fielden group as world leaders in developing responsive nanoscale systems.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

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-2025-STG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

THE UNIVERSITY OF BIRMINGHAM
Contribution nette de l'UE
€ 1 891 138,00
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
€ 1 891 138,00

Bénéficiaires (1)