KTH Supreme – Hållbar teknik för proteinbaserade material
KTH Supreme syftar till att etablera en samverkansplattform för design av avancerade proteinmaterial. Plattformen ska generera den kunskap som behövs för att möta grundläggande utmaningar och möjliggöra utvecklingen av nya teknologier. Potentiella tillämpningar är miljövänliga alternativ till syntetiska, fossila polymerer, funktionella material för hållbar teknik och biomaterial.
Varför proteiner
Proteiner är unika polymerer som kan designas med hög precision ända ner till deras minsta byggstenar. I naturen förekommer de i avancerade material med imponerande egenskaper och funktionalitet. Genom att bemästra dessa designprinciper kan proteinmaterial utvecklas med potential att omdefiniera gränser och möta globala utmaningar. De kan användas inom biomedicin, som viktiga delar i nya gröna teknologier, som hållbara alternativ till syntetiska polymerer och i material med ny funktionalitet. Proteinmaterialens unika design gör det möjligt att skräddarsy material för specifika behov, vilket underlättar snabb prototypframtagning och kommersialisering av nya produkter. De är också lokalt anpassningsbara: i Sverige genererar jordbruks- och skogssektorn många proteinrika biprodukter som kan tas tillvara. I andra delar av världen kan lokal produktion bidra till ekonomisk utveckling i mindre gynnade områden.
Datagenerering med AI-verktyg
Den senaste utvecklingen inom AI och maskininlärning har öppnat en helt ny väg för att utforska de obegränsade designmöjligheterna hos proteiner. Metoden är dock beroende av tillgång till högkvalitativa experimentella data. Det tvärvetenskapliga teamet vid KTH Supreme arbetar med att möjliggöra en övergång till AI-assisterad design av proteinbaserade material genom storskaliga experiment för att kartlägga hur proteiners arkitektur påverkar kritiska materialparametrar. Detta markerar ett skifte i det vetenskapliga arbetssättet, med fokus på robust datagenerering snarare än att söka efter den “bästa” lösningen på ett enskilt problem.
Fokusområden för KTH Supreme:
- Självsammansättning: hur proteinmolekyler organiserar sig i nano- eller mikroskala-strukturer.
- Kompositer: Hur proteiner kan användas som bindemedel eller strukturella ramverk i material byggda av cellulosa, traditionella polymerer eller oorganiska komponenter.
- Produktion och cirkularitet: hur effektivt proteiner kan produceras i heterologa expressionssystem eller utvinnas från jordbruksresurser.
KTH:s bidrag
Proteinmaterial är ett tvärvetenskapligt forskningsområde som förenar bioteknik, kemi och materialteknik. KTH Supreme kommer att främja samverkan mellan två forskningsområden där KTH redan har ledande miljöer: avancerade biobaserade material och molekylär bioteknik.I kombination med KTH:s starka position inom AI-driven forskning har KTH möjlighet att utvecklas till en internationell nod för forskning och utbildning kring proteinbaserade lösningar för den gröna omställningen.
Forskarteamet
Teamet täcker in flera perspektiv inom forskning om proteinbaserade material, inklusive design av hierarkiska material via självsammansättning, produktion av rekombinanta proteiner (inklusive spindelsilke), bearbetning av naturliga proteiner till funktionella material samt tillämpning av metabolisk ingenjörskonst, syntetisk biologi och systembiologi för CO₂-fixering. Teamet har även omfattande erfarenhet av att samordna nationella forskningsnätverk och leda storskaliga forskningsinitiativ.
