Med en digital utvecklingsplattform skapas biosyntetiska material på naturligt väg 10 gånger snabbare

Case - Publicerad 12.5.2023

Målet med utvecklingen av biosyntetiska material är att ersätta fossila, kolbaserade råvaror i industriell produktion och utveckla helt nya ansvarsfulla material. Utvecklingen av nya material är nödvändig eftersom andra enskilda lösningar inte är tillräckliga för att lösa materialets utmaningar.

Användningen av egenskaperna hos naturliga material i bioteknisk produktion är fortfarande en outnyttjad möjlighet på många sätt. Det är lika viktigt att material utvecklas ansvarsfullt och miljövänligt. Målet är att ersätta fossila råvaror med hållbarare lösningar. Under det kommande decenniet kommer vi att se övergången från traditionell materialvetenskap till ”accelererad materialvetenskap”. För att möjliggöra detta investeras för närvarande enorma summor i bioteknik. Till exempel har USA tillkännagett en satsning på två miljarder dollar på ämnet inom en snar framtid.

VTT:s utvecklingsplattform möjliggör skapandet av nya material

VTT:s tillvägagångssätt för utveckling av biosyntetiska material kombinerar bioteknik, syntetisk biologi och digital materialdesign. I forskningen byggs en digital plattform för forskning och utveckling av biosyntetiska material med hjälp av artificiell intelligens. Plattformen kombinerar två väsentliga element: artificiell intelligensbaserad prognos för materialstruktur och funktionalitet, samt biosyntes av material med hjälp av mikrober som har designats och konstruerats med hjälp av syntetisk biologi.

Den integrerade digitala plattformen möjliggör både design, utveckling, testning och lärande. Forskaren kan välja önskade gener från omfattande databanker eller utforma en helt ny DNA-kod för konstruktion av produktionsstammar. Verksamheten är en kombination av digital och experimentell forskning.

Nya möjligheter med biosyntetiska material

Med hjälp av accelereringsplattformen för biosyntetiska material kan helt nya material skapas, som är intelligenta och responsiva i sina egenskaper. Målet är att kunna tiofaldiga hastigheten för utveckling och produktion av nya material. Det är självklart att detta har en betydande positiv effekt på hållbar materialproduktion.

Egenskaperna hos biologiskt material baserar sig på gener och deras biokemiska reaktioner. Naturens kemi och strukturer är mycket rika och har utvecklats genom evolutionen för att anpassa sig till olika organismbehov, interaktioner och yttre förhållanden. Genom den snabba tillväxten av genomdata tillsammans med förståelse för biologiska mekanismer och egenskaper har enorma databanker med biologisk information skapats. Med hjälp av syntetisk biologi kan biologiska system, celler, cellkomponenter eller organismer designas som inte ens finns i naturen. Vi är bara i början av utvecklingen av biosyntetiska material, men redan nu kan vi se enorma möjligheter framför oss.

Författare: Tua Huomo, chef för VTT:s affärsområde Future Products and Materials. Kontakta: +358 40 564 4146, tua.huomo@vtt.fi, @TuaHuomo