Directed Co-evolution of Next Generation Biohybrids for Energy Conversion

用于能量转换的下一代生物混合体的定向协同进化

基本信息

  • 批准号:
    EP/Z000440/1
  • 负责人:
  • 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
  • 起止时间:
    2024 至 无数据
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

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.
生物材料混合系统在医学,生物技术和能量中越来越重要。特别是,微生物生物杂种为可持续能源转换(例如可扩展性和产品多功能性)提供了独特的优势,但其表现不佳削弱了其应用和影响。生物杂交研究的最先进方法是缓慢而局限的,在生物材料界面上进行了许多隐藏的拮抗相互作用以克服。在这里,我旨在创建一种开创性的方法,以直接针对创建,识别和表征协同的微生物材料相互作用的表征,以启用较高的绿色能量和较高的绿色能量,从而启动较高的绿色能量,从而是较高的。为此,我将开发新的方法,以生成大型靶向生物杂化成分(电极,电池和电荷载体)的靶向库; ii)开拓生物材料工程联合进化的有力概念。与仅优化生物学元素的经典定向演化不同,我将在严格的标准下迭代选择以高性能生物材料伙伴关系。当将这些结果与常规筛查的结果进行比较时,可以鉴定协同,拮抗剂或纯粹独立的生物材料相互作用。然后,我将以这些合作伙伴关系来填补该领域内的巨大知识差距,以了解如何设计协同作用,而不是找到。我将采用蓝细菌混合体作为模型系统,以最终的稳定光电为目标,将最终的稳定光电归因于最高理论值2.4 ma/cm2(> 50 ma/cm2(> 50-FOLD)上方)。这项工作为其他生物杂志和复合功能材料的转化奠定了基础,以及新领域的开放:混合系统的定向共同进化。

项目成果

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