Descrizione del progetto
Nuovi biocatalizzatori a celle a combustibile a base di metallo-enzimi
L’evoluzione diretta è una potente tecnica per la generazione di enzimi su misura per una vasta gamma di applicazioni biotecnologiche. L’obiettivo del progetto DEMED, finanziato dall’UE, è quello di utilizzare gli strumenti dell’evoluzione diretta per sviluppare e ottimizzare metallo-enzimi artificiali da utilizzare nelle celle a combustibile. Il progetto utilizzerà microarray di goccioline elettrochimiche per schermare le proprietà desiderate di un metallo-enzima selezionato: l’ossigeno ossidoreduttasi, che non è mai stata applicata prima sulle celle a combustibile enzimatiche H2/O2. I risultati del progetto apriranno la strada allo sviluppo di biocatalizzatori ad alte prestazioni basati su metallo-enzimi per l’uso in futuri dispositivi elettrochimici (celle a combustibile).
Obiettivo
The goal of this Marie Curie Individual fellowship proposal is to establish directed evolution of redox enzymes by means of electrochemical microarrays (DEMED) to enable the direct screening of the enzyme properties desired for their application in electrochemical devices. An O2 reducing metalloenzyme for implementation in biocathodes of H2/O2 enzymatic fuel cells will serve as model system to demonstrate that directed evolution of such redox enzymes screened by electrochemical droplet microarray is advantageous to specifically improve biofuel cell performances. The selected metalloenzyme is rubredoxin: oxygen oxidoreductase (ROO), which has never been applied to H2/O2 enzymatic fuel cells so far. First, ROO gene will be cloned and its random mutagenesis library will be synthesized. Second, the electrochemical droplet microarray will be adapted to enable the screening of the desired properties of the metalloenzyme. Third, electrochemical directed evolution of ROO will be carried out. Finally, the interface of ROO and electrode based on redox active polymers will be co-evolved with ROO to achieve high electron transfer rates to the enzyme and thus enable the fabrication of a high performance biocathode. It is expected that this project will have a groundbreaking on directed evolution of metalloenzymes for their practical implementation in electrochemical devices.
Campo scientifico
- natural scienceschemical scienceselectrochemistry
- natural scienceschemical sciencespolymer sciences
- engineering and technologyenvironmental engineeringenergy and fuelsfuel cells
- engineering and technologyindustrial biotechnologybiomaterialsbiofuels
- natural sciencesbiological sciencesbiochemistrybiomoleculesproteinsenzymes
Parole chiave
Programma(i)
Argomento(i)
Meccanismo di finanziamento
MSCA-IF - Marie Skłodowska-Curie Individual Fellowships (IF)Coordinatore
80333 Muenchen
Germania