Description du projet
Une méthode efficace de mélange pour dynamiser les études de biologie structurelle
La cristallographie sérielle femtoseconde résolue dans le temps est une technique de biologie structurale relativement nouvelle qui utilise les lasers à électrons libres à rayons X pour déterminer les structures macromoléculaires des protéines. Les réactions sont initiées soit par des techniques de mélange rapide, soit par photoactivation. Financé dans le cadre du programme Marie Skłodowska-Curie, le projet X-MIXING développera une méthode efficace de mélange à l’échelle microscopique permettant de déclencher des réactions biochimiques non sensibles à la lumière. Le projet a démontré une configuration de preuve de concept impliquant des champs électrohydrodynamiques et un transfert de quantité de mouvement qui peut potentiellement améliorer les taux de mélange de 100 à 1 000 fois par rapport aux techniques les plus pointues de diffusion de substrats dans le cristal. La polyvalence de la configuration devrait également permettre des changements significatifs du pH et des températures de réaction. X-MIXING explorera les limites physiques sous-jacentes de la méthode proposée par le biais de différentes approches.
Objectif
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.
Champ scientifique
Programme(s)
Régime de financement
MSCA-IF-GF - Global FellowshipsCoordinateur
41004 Sevilla
Espagne