Descripción del proyecto
Organismos expertos en iluminación que podrían enseñarnos a crear revolucionarios cristales nuevos
Durante los últimos años, los cristales moleculares orgánicos han sido objeto de intensas investigaciones teóricas y experimentales encaminadas a aprovechar sus exclusivas propiedades ópticas, electrónicas y mecánicas para aplicaciones tecnológicas. La biocristalización orgánica, que implica la formación de cristales a partir de macromoléculas orgánicas por parte de organismos vivos, podría abrir una puerta hacia vías de utilización. Diversos organismos ejercen un control exquisito sobre la formación de cristales para manipular la luz de formas revolucionarias. El proyecto financiado con fondos europeos CRYSTALEYES está analizando el proceso de biocristalización en un sistema modelo, empleando técnicas avanzadas para identificar las moléculas que controlan la cristalización y los genes que las codifican. Descubrir la receta del éxito podría dar lugar a la creación de fábricas vivas que produjesen cristales orgánicos personalizados para una nueva era de aplicaciones ópticas.
Objetivo
Many spectacular optical phenomena in nature are produced by the interaction of light with organic crystals. Organisms exert exquisite control over the habit and organization of these crystals to determine the type of optical effect produced by using strategies beyond the state of the art in solid state chemistry. Despite their important role in animal behavior and their huge potential to inspire new optical materials, little is known about these materials. However, recent discoveries of previously unknown organic bio-crystals indicate that many more of these materials will be found and that ‘organic bio-crystallization’ is an emergent field with important implications for materials science. My overall objective is to uncover the strategies organisms use to control the formation of organic crystals, enabling these strategies to be harnessed to develop new crystalline organic materials. A pioneering approach is proposed which entails following the crystallization pathways of organic molecules in model photonic systems undergoing development. The crystallization of guanine and isoxanthopterin will be investigated to reveal the physio-chemical and biological processes underpinning crystallization. Cryogenic electron microscopy, spectroscopy and in situ diffraction methods will determine changes in the chemical and physical properties of the crystals during crystallization. Proteomic and transcriptomic studies will identify the macromolecules responsible for controlling nucleation and growth and the genes encoding them. These bio-crystallization processes will then be artificially mimicked and manipulated to produce guanine and isoxanthopterin crystals with rationally designed crystal properties (crystal habit, composition, size), including an ambitious attempt to genetically programme guanine-producing iridophore cells as living factories to produce crystals with controlled phenotypes, laying the foundations for a new field of genetically programmed organic 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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Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-STG - Starting GrantInstitución de acogida
84105 Beer Sheva
Israel