Descripción del proyecto
Las algas marinas y la biosíntesis de sílice
La sílice o dióxido de silicio es una familia compleja de materiales que se encuentran en la naturaleza, como el cuarzo, pero también en muchos organismos vivos. La sílice se emplea en los materiales de construcción, la microelectrónica, la industria alimentaria y la farmacéutica. Presenta muchas formas cristalinas, pero la sílice producida por las microalgas diatomeas mediante biomineralización es un material biocompatible resistente jerárquico, lo que lo hace muy atractivo para la nanotecnología. Los logros recientes en materia de microscopía electrónica permiten realizar un análisis pormenorizado y visual a resolución nanométrica con el que investigar procesos químicos en el interior de organismos vivos. El objetivo de este proyecto financiado con fondos europeos es conocer los mecanismos de formación de sílice intracelular en diatomeas. Se estudiarán así los procesos de formación in situ mediante vanguardistas herramientas de espectroscopia, imagen por rayos X y por electrones. Los logros del proyecto generarán nuevos biomateriales de sílice nanoestructurados con diversas aplicaciones muy prometedoras.
Objetivo
Organisms evolved the ability to form a magnificent array of functional materials, which surpass any man-made product. A prominent example is diatoms, marine microalgae that form an intricate cell-wall made of meso-porous silica. Diatom silica is a tough, hierarchically built, and biocompatible material that is environmentally friendly and cheap, making it an exciting target for nanotechnology. Nevertheless, the principles of this regulated formation mechanism remain elusive.
A persistent obstacle for elucidating biomineralization processes is the inaccessibility of the cellular environment for structural and chemical investigations. Recently, far-reaching developments in electron microscopy have revolutionized our abilities to investigate chemical processes inside living organisms. It is now becoming feasible to image and analyze, with nanometer-scale resolution, an intracellular mineralization process.
This proposal aims to elucidate the intracellular mechanism of silica formation by diatoms. We will study cells undergoing the silicification process in situ, using a suite of state-of-the-art electron and X-ray imaging and spectroscopy tools. The combination of structural and chemical data will enable us to elucidate:
1) The concentration and stabilization mechanism of transient Si phases in the cell.
2) The nanoscale environment in which silica condensation takes place.
3) Genetic and environmental strategies to engineer the silicification process for designed outcomes.
Diatom silica is a promising material for applications such as photonics, pharmaceuticals, and catalysis, which require hierarchical, high-surface area, nano-materials. The achievements of this project will inspire synthetic methodologies to produce and design nano-patterned silica, and genetically-engineer the biological silicification process to produce custom-made materials.
Ámbito científico (EuroSciVoc)
CORDIS clasifica los proyectos con EuroSciVoc, una taxonomía plurilingüe de ámbitos científicos, mediante un proceso semiautomático basado en técnicas de procesamiento del lenguaje natural.
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Palabras clave
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-STG - Starting GrantInstitución de acogida
7610001 Rehovot
Israel