Descripción del proyecto
Un método de mezcla eficaz para impulsar los estudios de biología estructural
La cristalografía en serie a escala de femtosegundos y con resolución temporal es una técnica de la biología estructural relativamente nueva que aprovecha los láseres de electrones libres de rayos X para determinar las estructuras macromoleculares de las proteínas. Las reacciones se inician, o bien mediante el uso de técnicas de mezcla rápida, o mediante fotoactivación. El proyecto X-MIXING, financiado en el marco de las Acciones Marie Skłodowska-Curie, desarrollará un método de mezcla eficaz a microescala adecuado para desencadenar reacciones bioquímicas no fotosensibles. El proyecto ha demostrado una prueba de concepto de configuración con campos electrohidrodinámicos y transferencia de momento que podría mejorar las tasas de mezcla de cien hasta mil veces en comparación con las técnicas de última generación de difusión de sustratos en el cristal. La versatilidad de la configuración debería facilitar cambios significativos en el pH y las temperaturas de la reacción. X-MIXING estudiará los límites físicos subyacentes del método propuesto empleando distintos enfoques.
Objetivo
X-MIXING is an interdisciplinary project aimed at conceiving an efficient mixing method at the microscale suitable for triggering not-light sensitive biochemical reactions in the application of Time-Resolved Serial Femtosecond Crystallography. Nowadays, the temporal resolution of this type of dynamic structural biology analysis with X-ray Free-Electron Lasers is limited by the minimum mixing time that current methods can produce. As it is shown in a proof-of-concept, an exciting combination of electrohydrodynamic fields and momentum transfer lead to a significant variation of the spatiotemporal scales within the convection-diffusion mechanism. So, this configuration can potentially generate mixing from 100 to 1000 faster than current means do. Besides, its versatility would enable not only to reduce the mixing time substantially, but also to induce jumps in PH and temperature that would additionally open horizons concerning new types of triggering reactions in the field. These critical features have the potential to become this original configuration in a key to take full advantage of the recent significant investment, over 1,22 billion euro (2005 value), paid by European Union and partners for the construction of the European XFEL (Germany), whose user operation started in September 2017. To explore and elucidate the underlying physical limits of the proposed method, the research methodology of this project will embrace different approaches such as micro-PIV experiments, numerical simulations, and scaling analysis.
Ámbito científico
Programa(s)
Régimen de financiación
MSCA-IF-GF - Global FellowshipsCoordinador
41004 Sevilla
España