Onderzoek Jeanine Geelhoed

Abstract

Een belangrijke maatschappelijke uitdaging is ervoor te zorgen dat elektronische technologie duurzamer wordt. Daarom zoeken materiaalwetenschappers naar radicale alternatieven voor de elektronische materialen die momenteel gebruikt worden. Recente ontdekkingen tonen aan dat bacteriën "geleidende zijde" kunnen produceren, d.w.z., eiwit-nanovezels met een geleidbaarheid die wedijvert met die van de meest performante halfgeleidermaterialen. Dit brengt een oude droom van materiaalwetenschappers binnen handbereik: de unieke eigenschappen van eiwitvezels (flexibel, lichtgewicht, biocompatibel, biologisch afbreekbaar, zelfassemblerend) combineren met een hoge elektronische functionaliteit. Een cruciale technologische uitdaging is om deze eiwitvezels op een gecontroleerde en schaalbare manier te produceren. Het doel van dit FWO-SBO-project is om de zelfassemblage van deze eiwit-nanovezels na te bootsen onder gecontroleerde in vitro omstandigheden, waardoor een schaalbare recombinante productie van geleidende eiwitvezels in "microbiële fabrieken" mogelijk wordt. Hiertoe zullen we routes ontwikkelen voor synthetische zelfassemblage van microbiële geleidende eiwitten, evenals procedures voor het afstemmen van de elektronische eigenschappen van deze synthetische eiwitvezels. Als proof-of-concept zullen dergelijke synthetische nanovezels geïntegreerd worden in eenvoudige biocompatibele en bio-afbreekbare elektronische toepassing. Onze langetermijnsvisie is de aanmaak van biologische electronica. Deze proteonische vezel materialen bieden de mogelijkheid tot een meer duurzame productie, recyclage en afvalverwerking van electronica, met revolutionaire toepassingen in de geneeskunde (bioafbreekbare en biocompatibele geleidende patches en implantaten), textiel industrie ("slimme" kledij), verpakkingsindustrie (bioafbreekbare RFID tags) en milieubescherming (afbreekbare biosensoren).

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Co-promotor: Geelhoed Jeanine

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Kabelbacteriën zijn in staat elektriciteit om te geleiden over een afstand van centimeters, wat drie orden van grootte verder is dan alle bekende vormen van biologisch transport. Tot nu toe heeft onderzoek zich voornamelijk geconcentreerd op de kabelbacteriën zelf, maar recente gegevens leveren aanwijzingen voor een nauwe koppeling tussen kabelbacteriën en geassocieerde micro-organismen. Mogelijke interacties omvatten een mutualistische uitwisseling van metabolische substraten (klassieke syntrofie) of, meer intrigerend, directe uitwisseling van elektronen met de partner organismen. In dit project zullen we het bestaan en de aard van dergelijke interacties onderzoeken. Onze hypothese is dat lange-afstand elektronentransport in aquatische sedimenten niet enkel gemedieerd wordt door kabelbacteriën alleen, maar dat er een consortium van kabelbacteriën en geassocieerde partnermicroben er bij betrokken zijn. Veldbemonstering in mariene en brakke milieus zal gecombineerd worden met gerichte incubatie-experimenten in het laboratorium. Next generation sequencing methodes en microscopie zullen toegepast worden, en via correlatieanalyse zal ik associaties tussen kabelbacteriën en andere microben ontrafelen. Metatranscriptomen zullen licht werpen op potentiële elektrische of metabole interacties. Het project zal ons inzicht geven in elektrogene sedimenten, met mogelijk belangrijke implicaties voor de biogeochemie van sedimenten en microbiële ecologie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Co-promotor: Geelhoed Jeanine
• Co-promotor: Vasquez Cardenas Diana
• Mandaathouder: Ley Philip

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Onlangs is een geheel nieuw type bacterie ontdekt dat hoge elektrische stromen over centimeters lange afstanden kan geleiden via lange, dunne vezels die in het celomhulsel zijn ingebed. Recente studies tonen aan dat deze vezels buitengewone elektrische eigenschappen bezitten, waaronder een elektrisch geleidingsvermogen dat dat van alle bekende biologische materialen met ordes van grootte overtreft. De ambitie van dit project is om het technologische potentieel van dit nieuw ontdekte biomateriaal te onderzoeken. Daartoe zullen we onderzoeken of en hoe de vezelstructuren van kabelbacteriën kunnen worden gebruikt als componenten in een nieuwe generatie van biocompatibele en biologisch afbreekbare elektronische apparaten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Meysman Filip
• Co-promotor: De Wael Karolien
• Co-promotor: Geelhoed Jeanine

Onderzoeksgroep(en)

• Geobiologie

Project type(s)

• Onderzoeksproject