Compreendendo os mecanismos de transferência de carga em sistemas biológicos e biomiméticos usando técnicas in-situ e operando: desde a ciência fundamental à aplicação na área energética

• Processo: 22/09164-5
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Vigência: 01 de fevereiro de 2023 - 31 de janeiro de 2025
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Frank Nelson Crespilho
• Beneficiário: Frank Nelson Crespilho
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Auxílios(s) vinculado(s): 23/01529-7 - Bioengenharia de metaloproteínas bifuncionais aplicadas na produção de produtos de valor agregado, AP.R
• Assunto(s): Bioeletroquímica Bioenergia Biologia de sistemas Sistemas biomiméticos Enzimas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: bioenergia | enzimas | Mecanismos de Transferência de Carga | sistemas biologicos | sistemas biomiméticos | Técnicas In-Situ e Operando | Bioeletroquímica

Resumo

Os processos redox desempenham um papel decisivo na manutenção da vida na Terra e são promovidos por biomoléculas. Em 2020, descrevemos na Nature Communications como e porque a bilirrubina oxidase (BOD) contendo cobre é um biocatalisador excepcional para a reação de redução de oxigênio molecular (ORR). Um objetivo de longa data do nosso grupo de pesquisa é o estabelecimento de novas fronteiras em técnicas in-situ para a caracterização de bioeletrocatalisadores e a elucidação de mecanismos paralelos às complexas reações eletroquímicas nas quais eles são empregados. Obter sucesso nesta jornada seria inovador em eletroquímica, pois permitiria o desenvolvimento de baterias sustentáveis e de biocélulas a combustível e, assim, contribuiria para os esforços atuais para a obtenção de energia limpa. No entanto, a síntese de catalisadores com organização tridimensional permanece desafiadora e se opõe à tendência predominante que se concentra em átomos únicos e materiais bidimensionais. Neste projeto de pesquisa propomos um avanço no uso de técnicas in-situ e também na preparação de baterias miméticas por meio do conhecimento adquirido em estudos de bioeletrocatálise. Para isso, propomos 3 objetivos específicos: os dois primeiros para a realização de técnicas in-situ para estudar sistemas redox biológicos e mimético e, o último, para o desenvolvimento de baterias orgânicas bioinspiradas, que podem ser aplicadas em dispositivos ingeríveis e vestíveis. (AU)

Publicações científicas

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(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

MENDES, GIOVANA ROSSI; MODENEZ, IAGO DE ASSIS; CAGNANI, GIOVANA ROSSO; COLOMBO, RAFAEL N. P.; CRESPILHO, FRANK NELSON. Exploring Enzymatic Conformational Dynamics at Surfaces through μ-FTIR Spectromicroscopy. Analytical Chemistry, v. 95, n. 30, p. 9-pg., 2023-07-17. (20/10724-0, 21/05665-7, 19/15333-1, 19/12053-8, 18/22214-6, 22/09164-5)

CASTRO, KARLA P. R.; COLOMBO, RAFAEL N. P.; IOST, RODRIGO M. M.; DA SILVA, BEATRIZ G. R.; CRESPILHO, FRANK N. N.. Low-dimensionality carbon-based biosensors: the new era of emerging technologies in bioanalytical chemistry. ANALYTICAL AND BIOANALYTICAL CHEMISTRY, v. N/A, p. 17-pg., 2023-02-09. (22/09164-5, 21/05665-7, 18/22214-6)

SEDENHO, GRAZIELA C.; COLOMBO, RAFAEL N. P.; CRESPILHO, FRANK N.. Insights from Enzymatic Catalysis: A Path towards Bioinspired High-Performance Electrocatalysts. CHEMCATCHEM, v. N/A, p. 18-pg., 2023-07-06. (21/05665-7, 22/09164-5, 18/22214-6, 20/04796-8)

MELO, ANTONIO F. A. A.; SINGH, SALAM J.; CHINNAMUTHU, PAULSAMY; CRESPILHO, FRANK N.; RYDZEK, GAULTHIER. Magnetically Stimulated Bio- and Electrochemical Systems: State-of-the-Art, Applications, and Future Directions. HEMNANOMA, v. N/A, p. 22-pg., 2023-07-19. (20/12404-2, 18/22214-6, 22/09164-5)