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Supramolecular Recognition in Dynamic Covalent Networks at Equilibrium and Beyond

Descrizione del progetto

Sfruttare le reti chimiche per comprendere le origini della vita

Le reti di molecole intercambiabili che rispondono a vari stimoli esterni (sale, calore, luce) sono la materia di cui è composta la natura. La capacità di imitare le reti biologiche potrebbe dare inizio a una nuova era di chimica sintetica con un enorme potenziale, in particolare per la medicina del XXI secolo. Il progetto SUPRANET, finanziato dall’UE, sta esaminando reti chimiche dinamiche attraverso la lente di due scenari, uno applicato e uno di base. Il primo ne sta stimando l’uso nel contesto di «gabbie» molecolari per il trasporto di ioni inorganici come farmaci. Il secondo valuta il consumo di molecole di combustibile attraverso miscele di elementi costitutivi biologici, un processo chiave necessario per la nascita della vita.

Obiettivo

Over the past two decades, a branch of organic chemistry has emerged that breaks with the paradigm of synthesizing pure compounds and focusses instead on complex (macro)molecular networks akin to those found in nature. In this proposed project, we aim to address unmet challenges in supramolecular chemistry and systems chemistry by developing original dynamic reaction networks whose building blocks are capable of supramolecular (self-)recognition.

The first two objectives of SUPRANET focus on the use of dynamic covalent orthoester networks for the discovery of anion, cation and ion pair receptors, whose unique properties may pave the way towards the utilization of inorganic ions as drugs. For instance, we will develop self-assembled ion pair cages for the electro-neutral transport of medicinally relevant anions across phospholipid membranes. Our network approach will also allow us to “imprison” ionic guests for the first time in self-assembled receptors that could be used for the transport and controlled release of ions, even against osmotic pressure.

Objectives three and four of SUPRANET go beyond the equilibrium state and, as such, are relevant to the chemistry of life, in which key processes depend on dissipative steady states. The proposed reaction networks will feature biologically relevant ribose building blocks that are continuously assembled and disassembled by two different irreversible reactions, resulting in steady state mixtures of either RNA oligomers or ribose-derived vesicles. It is our hope that these studies will provide insights into open questions regarding the molecular origins of life, such as the non-enzymatic formation of RNA oligomers capable of self-recognition and the simultaneous emergence of compartmentalization and self-replication.

SUPRANET thus seeks to break new ground in both equilibrium and far-from-equilibrium dynamic networks and is equally motivated by applied and fundamental challenges.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

ERC-STG - Starting Grant

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) ERC-2018-STG

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Istituzione ospitante

UNIVERSITAET ULM
Contributo netto dell'UE
€ 1 500 000,00
Indirizzo
HELMHOLTZSTRASSE 16
89081 Ulm
Germania
Regione
Baden-Württemberg Tübingen Ulm, Stadtkreis
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
€ 1 500 000,00

Beneficiari (1)