Directed Co-evolution of Next Generation Biohybrids for Energy Conversion
Directed Co-evolution of Next Generation Biohybrids for Energy Conversion
批准号:
EP/Z000440/1
负责人:
Jenny Zhang
金额:
$221.83万
依托单位:
依托单位国家:
英国
项目类别:
Research Grant
财政年份:
2024
资助国家:
英国
项目状态:
未结题
起止时间:
2024 至 --
中文摘要
生物材料混合系统在医学、生物技术和能源领域的重要性日益增加。特别是,微生物生物杂交为可持续能源转换提供了独特的优势(例如可扩展性和产品多功能性),但它们的性能不足限制了它们的应用和影响。生物杂交研究的最新方法是缓慢和有限的,在生物材料界面上有许多隐藏的拮抗相互作用需要克服。在这里,我的目标是创造一种突破性的方法,直接针对协同微生物-材料相互作用的创造,识别和表征,从而实现生产高性能,稳健和可扩展的绿色能源生物混合动力车的阶段性变化。为此,我将I)开发新的方法来生成关键生物混合成分(电极,细胞和电荷载体)的大型目标文库;Ii)为生物材料工程开创定向协同进化的强大概念。与经典的定向进化不同,只有生物元素被优化,我将在严格的标准下迭代选择高性能的生物材料伙伴关系。当这些结果与传统筛选的结果进行比较时,鉴定协同、拮抗剂或纯粹独立的生物材料相互作用将是可能的。然后,我将iii)描述这些伙伴关系的特征,以填补该领域的巨大知识空白,了解如何设计协同作用,而不是发现协同作用。我将采用蓝藻混合菌用于太阳能发电作为模型系统,目标是接近最高理论值2.4 mA/cm2的最终稳定光电流(比典型系统高出50倍)。这项工作为其他生物混合材料和复合功能材料的转化奠定了基础,并开辟了一个新的领域:混合系统的定向共同进化。
英文摘要
Biological-material hybrid systems are increasingly important in medicine, biotechnology and energy. In particular, microbial biohybrids offer unique advantages for sustainable energy conversion (e.g. scalability and product versatility), but their under-performances curtail their application and impact. State-of-the-art approaches to biohybrid research are slow and confined, with many hidden antagonistic interactions at the bio-material interface to overcome.Here, I aim to create a ground-breaking approach that directly targets the creation, identification, and characterisation of synergistic microbial-material interactions to enable a step-change in generating green energy biohybrids that are high-performing, robust and scalable. Towards this, I will i) develop new methodologies to generate large targeted libraries of key biohybrid components (the electrode, cells and charge carriers); ii) pioneer the powerful concept of directed co-evolution for bio-material engineering. Unlike classical directed evolution where only biological elements are optimised, I will iteratively select for high performing bio-material partnerships under stringent criteria. When these outcomes are compared against those from conventional screening, the identification of synergistic, antagonist or purely independent bio-material interactions will be possible. I will then iii) characterise these partnerships to fill large knowledge gaps within the field to understand how synergism can be designed, instead of found.I will employ cyanobacterial hybrids for solar-electricity generation as model systems, targeting final stable photocurrents of near the top theoretical value 2.4 mA/cm2 (>50-fold above typical systems). This work sets the stage for the transformation of other biohybrids and composite functional materials, and the opening up of a new field: the directed co-evolution of hybrid systems.
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Engineering Semi-Artificial Cells for New-to-Nature Photosynthesis
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批准号:BB/Y008308/1
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项目类别:Research Grant
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资助金额:$95.8万
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财政年份:2024
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负责人:Jenny Zhang
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依托单位:
3D-Printed Platforms to Study and Utilise the Photoelectrochemistry of Photosynthetic Biofilms
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批准号:BB/R011923/1
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项目类别:Fellowship
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资助金额:$129.93万
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财政年份:2018
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负责人:Jenny Zhang
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依托单位:
国内基金
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双功能POFs-ZnIn2S4光催化剂可控构筑及CO2捕获-原位光还原制乙烯的研究
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批准号:2026JJ60139
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项目类别:省市级项目
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批准年份:2026
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依托单位:
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批准号:2026JJ90008
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项目类别:省市级项目
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批准年份:2026
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依托单位:
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批准号:JCZRLH202601411
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项目类别:省市级项目
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批准年份:2026
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负责人:
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依托单位:
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批准号:2026JJ80297
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项目类别:省市级项目
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批准年份:2026
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依托单位:
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批准号:JCZRMS202601778
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