Opis projektu
Wykorzystanie sił natury do transportu cząsteczek na małą skalę
Mieszanie cząsteczek to nic nadzwyczajnego – jak mieszanie kawy łyżeczką. Ale w skali mikro czy nano takie narzędzia nie istnieją, co sprawia, że mieszanie i transport stanowią tam poważne wyzwanie. W związku z tym wiele procesów transportu biologicznego, od ruchu bakterii w jelicie do transportu selektywnego w kanalikach jonowych w mózgu, musi korzystać z innych rozwiązań. Gradienty elektrochemiczne są tylko jedną z wielu sił napędowych wykorzystywanych w naturalnych i sztucznych układach biologicznych. Finansowany ze środków UE projekt MolecularControl ma doprowadzić do opracowania teoretycznych narzędzi służących lepszemu opisowi termodynamicznemu układów nierównowagowych. Mogłoby to utorować nam drogę do lepszej kontroli nad transportem i projektowaniem molekularnym w dziedzinach takich jak zdrowie i energia.
Cel
Numerous biological processes harvest out-of-equilibrium forces for transport, sensing, signaling and more. For example, pumping of ions is performed within fluctuating pores that are believed to facilitate transport. The nature of these forces is extremely diverse, from electrical driving to thermodynamic or chemical driving. The ability to describe nonequilibrium states is critical to understand a broad range of biological processes but remains extremely challenging as appropriate thermodynamic concepts have only recently been introduced and are still scarce . The MolecularControl project aims at developing theoretical tools that can be widely applied to out-of-equilibrium soft matter problems. I will use these tools to address more specificially systems relevant to health issues or sustainable energy.
In this context, I will develop two theoretical frameworks in the USA. The first will address the dynamics of ions in confinement (electrochemical driving) and will be used to describe the blockage mechanism of a specific neuronal ion channel called NMDA. The second will address the fast growth of molecular crystals via screw dislocations (kinetic and thermodynamic driving) and will be applied to the growth of L-cystine crystals, involved in the formation of kidney stones, a major health issue.
Back to Europe with this added value of mastering numerous tools to control molecular assembly and ionic transport in nonequilibrium systems, I will use them to study (a) ion current fluctuations in confinement and between electrodes for applications in individual ionic sensing, advanced capacitive electrode design and blue energy generation and (b) molecular assembly in a more realistic kidney representation, in particular under flow.
This project represents a unique opportunity to grow as an independent researcher with a strong transatlantic network and to become a future leader in an emerging scientific field of great fundamental and societal relevance.
Dziedzina nauki
Słowa kluczowe
Program(-y)
Temat(-y)
System finansowania
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Koordynator
75794 Paris
Francja