Exploiting membrane enzymes in biotechnology: Bioelectrocatalysis and fuel cells

在生物技术中利用膜酶:生物电催化和燃料电池

基本信息

  • 批准号:
    BB/T000546/1
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 57.19万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    英国
  • 项目类别:
    Research Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    英国
  • 起止时间:
    2020 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

It is increasingly clear that to tackle global warming and reduce our reliance on fossil fuels, a variety of approaches are required and a combination of new technologies needs to be put into practice. Many forms of renewable energy, like solar cells and windmills, provide intermittent power and hence it is important that this energy can be stored, either in batteries or by conversion into fuels. Such storage requires conversion from electrical to chemical energy and back again, which is performed by electrocatalysts. Many important reactions in energy conversion require expensive, rare metal catalysts. A case in point is hydrogen conversion. It has been estimated that the scarcity of platinum group metals will severely limit, if not prohibit, a conversion to a hydrogen economy.Biology is very adept in energy conversion and many reactions in metabolism and respiration convert energy. These important reactions, like hydrogen or carbon dioxide conversions, are performed by biocatalysts (i.e., enzymes) that do not rely on expensive or rare metals. However, some of these enzymes reside in biological lipid membranes, which are hydrophobic (i.e. water repellent) and this makes it difficult to employ these types of biocatalysts in technologies for energy conversion. In this project we aim to develop new types of electrocatalysts that use membrane enzymes. Our proposed technology is based on recent results, which show that membrane enzymes could be employed as electrocatalyst if deposited on conducting (metallic) surfaces. In this project, membrane enzymes will be mixed with specific types of polymers (plastic) as we previously demonstrated that these polymers can vastly extend the lifetime of membrane biocatalysts. Finally, isolating membranes enzymes from bacteria is very expensive. Thus, in this project we will not isolate these biocatalyst, but study how crude extracts from bacteria can be used as this will greatly reduce the cost of biocatalysis.As a proof-of-principle, we will build a fuel cell that converts hydrogen and oxygen (oxygen from air) into electricity. Such hydrogen fuel cells might, in the future, recharge your laptop, phone or other mobile devices or even power your car.
越来越清楚的是,为了解决全球变暖问题,减少我们对化石燃料的依赖,需要采取各种办法,并需要将各种新技术结合起来付诸实践。许多形式的可再生能源,如太阳能电池和风车,提供间歇性的电力,因此重要的是这些能量可以储存在电池中或转化为燃料。这种存储需要从电能到化学能的转换,这是通过电催化剂进行的。能量转换中的许多重要反应需要昂贵的稀有金属催化剂。一个恰当的例子是氢转化。据估计,铂族金属的稀缺将严重限制(如果不是禁止的话)向氢经济的转化。生物学非常擅长能量转化,代谢和呼吸中的许多反应都转化能量。这些重要的反应,如氢气或二氧化碳转化,是由生物催化剂(即,酶)不依赖于昂贵或稀有金属。然而,这些酶中的一些存在于生物脂质膜中,这些生物脂质膜是疏水的(即防水的),这使得难以在能量转换技术中使用这些类型的生物催化剂。在这个项目中,我们的目标是开发使用膜酶的新型电催化剂。我们提出的技术是基于最近的结果,这表明膜酶可以用作电催化剂,如果沉积在导电(金属)表面。在这个项目中,膜酶将与特定类型的聚合物(塑料)混合,因为我们以前证明了这些聚合物可以大大延长膜生物催化剂的寿命。最后,从细菌中分离膜酶非常昂贵。因此,在本项目中,我们将不分离这些生物催化剂,而是研究如何使用细菌的粗提物,因为这将大大降低生物催化的成本。作为原理验证,我们将构建一个燃料电池,将氢气和氧气(空气中的氧气)转化为电能。这种氢燃料电池将来可能会为你的笔记本电脑、手机或其他移动的设备充电,甚至为你的汽车提供动力。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Unraveling the Phase Behavior, Mechanical Stability, and Protein Reconstitution Properties of Polymer-Lipid Hybrid Vesicles.
  • DOI:
    10.1021/acs.biomac.3c00498
  • 发表时间:
    2023-09-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Muller, Wagner A.;Beales, Paul A.;Muniz, Andreï R.;Jeuken, Lars J. C.
  • 通讯作者:
    Jeuken, Lars J. C.
Membrane mixing and dynamics in hybrid POPC/poly(1,2-butadiene-block-ethylene oxide) (PBd-b-PEO) lipid/block co-polymer giant vesicles.
杂化 POPC/聚(1,2-丁二烯-嵌段-环氧乙烷)(PBd-b-PEO)脂质/嵌段共聚物巨型囊泡中的膜混合和动力学。
  • DOI:
    10.1039/d1sm01591e
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Seneviratne R
  • 通讯作者:
    Seneviratne R
Unraveling the Phase Behavior, Mechanical Stability, and Protein Reconstitution Properties of Polymer-Lipid Hybrid Vesicles
揭示聚合物-脂质杂化囊泡的相行为、机械稳定性和蛋白质重构特性
  • DOI:
    10.26434/chemrxiv-2023-t4swt
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Muller W
  • 通讯作者:
    Muller W
Detergent-free functionalisation of hybrid vesicles with membrane proteins using SMALPs
使用 SMALP 对具有膜蛋白的混合囊泡进行无洗涤剂功能化
  • DOI:
    10.33774/chemrxiv-2021-vnnnr
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Catania R
  • 通讯作者:
    Catania R
Detergent-Free Functionalization of Hybrid Vesicles with Membrane Proteins Using SMALPs.
使用SMALPS与膜蛋白与杂化囊泡进行无污染的功能化。
  • DOI:
    10.1021/acs.macromol.2c00326
  • 发表时间:
    2022-05-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Catania, Rosa;Machin, Jonathan;Rappolt, Michael;Muench, Stephen P.;Beales, Paul A.;Jeuken, Lars J. C.
  • 通讯作者:
    Jeuken, Lars J. C.
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Paul Beales其他文献

Paul Beales的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Paul Beales', 18)}}的其他基金

An integrated biophysics approach towards realisation of a new class of membrane-active anticancer therapies
实现新型膜活性抗癌疗法的综合生物物理学方法
  • 批准号:
    EP/R03608X/1
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 57.19万
  • 项目类别:
    Research Grant
Harnessing Nature's ability to create membrane compartmentalisation through redesign of a protein machinery.
利用大自然的能力,通过重新设计蛋白质机器来创建膜区室化。
  • 批准号:
    EP/M027929/1
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 57.19万
  • 项目类别:
    Research Grant

相似国自然基金

超声驱动压电效应激活门控离子通道促眼眶膜内成骨的作用及机制研究
  • 批准号:
    82371103
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    49.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
仿生膜构建破骨细胞融合纳米诱饵用于骨质疏松治疗的研究
  • 批准号:
    82372098
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    48.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目
新跨膜因子Angel Face调控质膜向自噬体膜转化的机理研究
  • 批准号:
    92054109
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    82.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
利用新型 pH 荧光探针研究 Syntaxin 12/13 介导的多种细胞器互作
  • 批准号:
    92054103
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    87.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
PI(3,5)P2介导溶酶体与黑素小体互作调控黑素小体发生的分子细胞机制
  • 批准号:
    92054102
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    87.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
细胞骨架对鞭毛敏感蛋白FLS2胞吞及其免疫调控机制的研究
  • 批准号:
    32000483
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
内质网、线粒体、细胞核互作网络与钙离子调控机制研究
  • 批准号:
    92054105
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    80.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
基于p32-GCS1复合物的线粒体-内质网互作体系鉴定与功能研究
  • 批准号:
    92054106
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    83.0 万元
  • 项目类别:
    重大研究计划
关于Tetraspanin富集结构域及迁移体的形成机制的研究
  • 批准号:
    32070691
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    58.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
胚体类器官研究Wnt-PCP通路介导基底膜定向分泌与运输的分子机制
  • 批准号:
    32000553
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

Exploiting Metabolism to Uncloak Epstein-Barr Virus Immunogens in Latently Infected B-cells
利用代谢揭示潜伏感染 B 细胞中的 Epstein-Barr 病毒免疫原
  • 批准号:
    10889325
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 57.19万
  • 项目类别:
Exploiting new approaches for selective inhibition of trypsins
开发选择性抑制胰蛋白酶的新方法
  • 批准号:
    10338695
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 57.19万
  • 项目类别:
Exploiting new approaches for selective inhibition of trypsins
开发选择性抑制胰蛋白酶的新方法
  • 批准号:
    10542402
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 57.19万
  • 项目类别:
Exploiting Metabolism to Uncloak Epstein-Barr Virus Immunogens in Latently Infected B-cells
利用代谢揭示潜伏感染 B 细胞中的 Epstein-Barr 病毒免疫原
  • 批准号:
    10589798
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 57.19万
  • 项目类别:
Exploiting iPLA2β-modified macrophages as immunotherapy for T1D
利用 iPLA2β 修饰巨噬细胞作为 T1D 的免疫疗法
  • 批准号:
    10431074
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 57.19万
  • 项目类别:
Exploiting Metabolism to Uncloak Epstein-Barr Virus Immunogens in Latently Infected B-cells
利用代谢揭示潜伏感染 B 细胞中的 Epstein-Barr 病毒免疫原
  • 批准号:
    10449547
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 57.19万
  • 项目类别:
Exploiting iPLA2β-modified macrophages as immunotherapy for T1D
利用 iPLA2β 修饰巨噬细胞作为 T1D 的免疫疗法
  • 批准号:
    10620299
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 57.19万
  • 项目类别:
Exploiting the Hydrophobic Glycosyl Pocket of IgG1 for Imaging and Drug Delivery Applications
利用 IgG1 的疏水性糖基口袋进行成像和药物输送应用
  • 批准号:
    10627830
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 57.19万
  • 项目类别:
Exploiting the Hydrophobic Glycosyl Pocket of IgG1 for Imaging and Drug Delivery Applications
利用 IgG1 的疏水性糖基口袋进行成像和药物输送应用
  • 批准号:
    10298609
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 57.19万
  • 项目类别:
Exploiting the Hydrophobic Glycosyl Pocket of IgG1 for Imaging and Drug Delivery Applications
利用 IgG1 的疏水性糖基口袋进行成像和药物输送应用
  • 批准号:
    10458034
  • 财政年份:
    2021
  • 资助金额:
    $ 57.19万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了