Tilbake til søkeresultatene

TEKNOKONVERGENS-Teknologikonvergens - grensesprengende forskning og radikal innovasjon

Integrated Catalyst Discovery for Biotechnology

Alternativ tittel: Integrert katalysatorutvikling for bioteknologi

Tildelt: kr 20,0 mill.

Avanserte funksjonelle molekyler behøves for å møte globale bærekraftsmål i det 21ste århundre. Behovet for nye terapeutika i møtet med dagens helseutfordringer er presserende. For å lage slike forbindelser, samt for å møte kravene til bærekraftig kjemisk produksjon, må nye katalysatorer (forbindelser som gir raskere reaksjoner uten selv å bli forbrukt) utvikles. Imidlertid er antallet mulige kjemiske forbindelser, det såkalte «kjemiske rommet», ufattelig stort. Hvor effektivt vi kan navigere dette rommet bestemmer i hvilken grad vi evner å identifisere nye funksjonelle molekyler. For å adressere navigasjonsproblemet, lanserer iCat4Bio en slagkraftig kombinasjon av beregningsbaserte og eksperimentelle metoder, satt sammen til én integrert plattform. Denne plattformen, som vil oppnås gjennom konvergens av teknologier for henholdsvis manipulering av atomer (nanoteknologi) og biter («bits», informasjons- og kommunikasjonsteknologi), vil muliggjøre identifikasjon av nye molekyler i hittil uutforskede deler av det kjemiske rommet. For å drive frem teknologiutviklingen samt for å demonstrere egenskapene til den integrerte plattformen, har vi valgt et høyprofilert og utfordrende applikasjonsområde: Design og identifikasjon av katalysatorer for olefinmetatese. Denne klassen av reaksjoner, som av og til sammenlignes med "en dans der parene utveksler partnere", er den mest slagkraftige og anvendelige metoden for å bygge molekylære, karbonbaserte rammeverk. Denne katalysemetoden har et enormt potensial innen bærekraftig produksjon av avanserte organiske molekyler, inkludert innen farmasøytisk industri og kjemisk biologi, men mye gjenstår for å realisere dette potensialet. Den integrerte beregningsbaserte/eksperimentelle plattformen vil bli anvendt med tanke på å nå viktige, høyprofilerte og banebrytende mål innen olefinmetatese for kjemisk biologi. Disse målene vil åpne nye muligheter for syntese og identifikasjon av en ny generasjon terapeutika.

Advanced functional molecules are essential to meet global sustainability goals for the 21st century. Novel therapeutics are urgently needed to meet known and unforeseen health demands, for example, while powerful new catalysts are essential for assembly of such structures, and for the broader obligations of sustainable chemical production. Our capacity to discover new functional molecules, however, is constrained by the efficiency with which we can navigate an unfathomably vast chemical space. Proposed is a powerful union of computational and experimental methods: that is, virtual and experimental “self-driving” laboratories created by the convergence of technology for manipulation of atoms (nanotechnology) and bits (information and communication technology). Their union will create capabilities for the discovery of new molecules in as-yet unchartable regions of chemical space. Essential to drive development, and to showcase the integrated platform, is an appropriately demanding, high-profile challenge. This aspect of the project will focus on catalyst discovery: specifically, olefin metathesis, as an exemplary catalytic methodology with Nobel-flagged potential for sustainable production of advanced organic molecules, and tremendous, but incompletely realized potential in pharmaceutical manufacturing and chemical biology. Catalyst discovery offers a demanding test because such molecules typically contain at least one transition-metal atom, resulting in geometric and electronic degrees of freedom far beyond those of organic molecules. The resulting breadth of electronic and geometric structures has severely retarded the development of computational methods for their treatment, while experimental navigation is limited by current chemical knowledge and intuition. Showcase applications address important, high-reward goals in olefin metathesis for chemical biology, which will open up new opportunities in the synthesis and screening of next-generation therapeutics.

Budsjettformål:

TEKNOKONVERGENS-Teknologikonvergens - grensesprengende forskning og radikal innovasjon