Une étude publiée dans Advanced Materials le 6 mai 2024, dirigé par les chercheurs du VTT, présente une approche transformatrice qui intègre la biologie synthétique à des techniques avancées d'apprentissage automatique et de calcul pour accélérer considérablement le développement de nouveaux biomatériaux.
« En tirant parti de la puissance de l'IA et de la biologie synthétique, nous avons réussi à affiner et à accélérer considérablement le processus de conception de nouveaux matériaux à base de protéines, permettant ainsi le développement rapide de biomatériaux dotés de fonctionnalités sur mesure, réalisant ce qui prenait des années en seulement quelques années. mois, avec la possibilité de réduire encore ce temps à quelques minutes", déclare Pezhman Mohammadi, chercheur scientifique principal de VTT et responsable de l'étude.
En utilisant des algorithmes d'apprentissage automatique, l'équipe de recherche de VTT a pu passer au crible efficacement des milliers de structures protéiques pour identifier les candidats les plus prometteurs pour la synthèse en laboratoire.
Les nouveaux biomatériaux à base de protéines haute performance développés grâce à cette méthode devraient remplacer les matériaux d'origine fossile et apporter des propriétés révolutionnaires pour des applications à forte demande, telles que les médicaments injectables et les matériaux intelligents, pour n'en citer que quelques-unes. La recherche a montré l'utilisation efficace de stratégies de conception hybrides biomimétiques et de novo, combinant les connaissances des capacités de conception de la nature pour créer des matériaux innovants à partir de zéro.
"La biologie synthétique permet la production de structures complexes présentes dans la nature. Grâce à cette approche, nous reproduisons non seulement les propriétés extraordinaires des matériaux naturels, mais nous les améliorons également pour répondre à des besoins fonctionnels spécifiques, allant au-delà de l'évolution. La capacité de produire rapidement des matériaux avec des propriétés personnalisées ouvre de nouveaux horizons pour l'innovation en biotechnologie et en science des matériaux", déclare Pezhman.
La publication dans Advanced Materials marque une étape importante dans le domaine multidisciplinaire de la biotechnologie matérielle et met en valeur le potentiel des sciences intégrées pour résoudre des défis mondiaux complexes.
L'équipe de recherche, comprenant des collaborateurs du VTT, de l'Académie polonaise des sciences, de l'Université Temple, de l'Université technologique de Nanyang et de l'Université Aalto, apporte une expertise diversifiée en biologie, chimie, physique, science des données, apprentissage automatique, IA et science informatique. Ensemble, ils continuent d'affiner ces techniques innovantes et d'étendre leurs applications dans un avenir proche.
"À mesure que nous avançons, nous envisageons que la fusion de la biotechnologie, des processus de bioraffinage, de l'automatisation, de la biologie synthétique, ainsi que des rôles essentiels de l'apprentissage automatique et de l'IA, tous soutenus par la biointelligence, transformeront considérablement le secteur manufacturier.
« Cette approche globale permet la conception et la production rapides et précises de biomatériaux, en tirant parti de l'automatisation pour rationaliser et faire évoluer efficacement les opérations. La convergence de toutes ces technologies accélère non seulement l'innovation, mais permet également un changement radical vers des méthodes de production plus personnalisées et durables dans divers secteurs. qui offrent des solutions sur mesure avec un impact environnemental minimal, révolutionnant les pratiques industrielles", déclare Pezhman.
L'étude, intitulée « Ingénierie accélérée des matériaux à base d'ELP grâce à une conception moléculaire prédictive hybride biomimétique-De Novo », démontre comment la collaboration d'experts de divers domaines, notamment la biologie synthétique, l'intelligence artificielle, la simulation de la dynamique moléculaire et bien plus encore, a conduit à la création de nouveaux biomatériaux à la fois durables et hautement fonctionnels.
Plus d'informations : Timo Laakko et al, Ingénierie accélérée de matériaux basés sur l'ELP grâce à une conception moléculaire prédictive hybride biomimétique et de novo, Matériaux avancés (2024). DOI :10.1002/adma.202312299
Informations sur le journal : Matériaux avancés
Fourni par le Centre de recherche technique VTT de Finlande
