In het FET Open-project ENABLED, TU Graz eiwitontwerper Gustav Oberdorfer werkt samen met onderzoekers uit Spanje en Italië aan milieuvriendelijke en goedkope light-emitting diodes.

De basis voor deze visie wordt gelegd aan het Instituut voor Biochemie van de Technische Universiteit van Graz, waar Gustav Oberdorfer en zijn team eiwitten ontwerpen met behulp van simulatiesoftware.

"Voor dit project we analyseren fluorescerende eiwitstructuren uit de natuur en testen hoe we ze moeten aanpassen zodat ze verschillende fluorescerende organische moleculen binden, ", legt Oberdorfer uit.

LED's zenden kortgolvig blauw licht uit dat vervolgens wordt geabsorbeerd door een laag anorganische verlichtingsmaterialen en wordt omgezet in licht met een langere golflengte. Het hele spectrum resulteert dan in het witte licht zoals wij het waarnemen.

Oberdorfer ontwikkelde het idee voor het project samen met samenwerkingspartners uit Spanje en Italië die onafhankelijk van elkaar aan het onderwerp werkten en veelbelovend succes konden behalen.

Milieuvriendelijke LED-coating

Rubén Costa van het Madrid Institute for Advanced Studies (IMDEA) ontwikkelde een stabiele organische LED-coating als alternatief voor conventionele LED-coatings, die meestal bestaan ​​uit problematische zeldzame aardmineralen. Het mengsel bestaat uit organische polymeren waarin hij en zijn team fluorescerende eiwitten hebben weten in te bedden. Deze fluorescerende eiwitten komen voor in mariene organismen en worden door hen gebruikt als lichtbron voor de jacht, communicatie en zelfbescherming.

De lichtsterkte die met dergelijke apparaten kan worden bereikt, is echter nog te laag om ze te gebruiken in lampen die hele kamers verlichten.

Organische kleurstoffen met een goede lichtemitterende efficiëntie

Onderzoekers van de afdeling Scheikunde van de Universiteit van Turijn onder leiding van Claudia Barolo houden zich op hun beurt bezig met de synthese van organische kleurstoffen die een goede lichtemitterende efficiëntie hebben en worden gebruikt in organische lichtemitterende diodes (OLED's).

Echter, veel van deze kleurstoffen zijn duur en complex om te synthetiseren. Als onderdeel van het FET Open-project, Barolo en haar team zijn nu op zoek naar een geschikte kleurstof die met minimale inspanning kan worden geproduceerd en die kan worden aangepast zodat deze als kunstmatig aminozuur in eiwitten kan worden opgenomen.

FET Open project ENABLED combineert het beste van alle subsectoren

Het FET Open-project ENABLED brengt nu de successen van alle groepen samen. Het doel is om met bacteriën volledig nieuwe kunstmatige fluorescerende eiwitten te ontwikkelen. Hiertoe, de biochemici van Graz simuleren eerst duizenden verschillende hypothetische eiwitten die specifiek aan de synthetische kleurstoffen moeten binden.

Een handvol van deze eiwitten, namelijk de eiwitten die het dichtst bij de structuur van natuurlijk fluorescerende eiwitten liggen, worden vervolgens geordend als synthetische DNA-constructen. De volgende stap is om te onderzoeken of deze eiwitten echt binden aan de kleurstoffen waarvoor ze zijn ontworpen. Zodra dit is bevestigd, deze nieuwe, kunstmatige fluorescerende eiwitten worden geïntegreerd in de polymeermatrix en getest op hun geschiktheid voor bio-LED's.

“Het plan is dat we de eiwitten uit de bacteriecel gaan ‘oogsten’, met andere woorden:we zullen in staat zijn om een ​​deel van de lichtbronnen te laten groeien, " zei Oberdorfer, hopend op een proof of principle aan het einde van het project over vier jaar.