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Harnessing Ostwald Ripening for Dynamic Emulsions

Descrizione del progetto

Controllo degli scambi chimici in compartimenti sintetici

La vita dipende dallo scambio strettamente regolato di molecole tra cellule e organelli, un processo mediato dalla diffusione e da macchinari biologici specializzati. La chimica dei sistemi si propone di ricreare questa complessità attraverso compartimenti sintetici, ma uno dei principali ostacoli è controllare come le molecole si muovono tra di essi. Per regolare la diffusione, il progetto HORDE, finanziato dal CER, sfrutterà un processo fisico chiamato maturazione di Ostwald, in cui le molecole si diffondono da gocce più piccole a gocce più grandi. Attraverso una serie di tecniche, l’équipe di ricerca realizzerà gocce che crescono o si restringono su richiesta. Questo consentirà di trasferire informazioni molecolari in modo controllato e aprirà la strada a compartimenti sintetici avanzati.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2025-STG

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Istituzione ospitante

THE UNIVERSITY OF BIRMINGHAM
Contributo netto dell'UE
€ 1 891 138,00
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
€ 1 891 138,00

Beneficiari (1)