Opis projektu
Skuteczna metoda mieszania wspomagająca badania biologii strukturalnej
Rozdzielona w czasie seryjna krystalografia femtosekundowa jest stosunkowo nową techniką biologii strukturalnej, która wykorzystuje rentgenowskie lasery na swobodnych elektronach do rozróżniania struktur makrocząsteczkowych białek. Inicjowanie reakcji zachodzi dzięki zastosowaniu szybkiego mieszania lub fotoaktywacji. Finansowany w ramach działań „Maria Skłodowska-Curie” projekt X-MIXING ma doprowadzić do opracowania wydajnej metody mieszania w mikroskali, odpowiedniej do inicjowania reakcji biochemicznych niewrażliwych na światło. W ramach działań związanych z projektem zaprezentowano konfigurację mającą potwierdzić słuszność opracowanej koncepcji, która obejmuje wykorzystanie pola elektrohydrodynamicznego i mechanizm przekazywania pędu i może potencjalnie poprawić szybkość mieszania 100 do 1 000 razy w porównaniu z nowoczesnymi technikami dyfundowania substratów do kryształu. Wszechstronność konfiguracji powinna również umożliwić znaczące zmiany pH i temperatury reakcji. Projekt X-MIXING zajmie się zbadaniem podstawowych fizycznych ograniczeń proponowanej metody przy użyciu różnych podejść.
Cel
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.
Dziedzina nauki
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
MSCA-IF-GF - Global FellowshipsKoordynator
41004 Sevilla
Hiszpania