Bioeletrocatálise: Investigação de Enzimas Redox, Biomiméticos e Transferência de Elétrons em Entidade Única

• Processo: 24/22202-9
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de agosto de 2028
• 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
• Assunto(s): Oxirredução Bioeletroquímica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Bioeletrocatálise | Biomiméticos | Enzimas Redox | in situ e operando | Single molecule | Transferência de Elétrons | Bioeletroquimica

Resumo

A bioeletroquímica contemporânea enfrenta barreiras críticas na compreensão e otimização dos complexos processos de transferência eletrônica em sistemas biológicos e bioinspirados, limitando o uso eficiente de biocatalisadores em plataformas de conversão energética sustentável. Neste contexto, propomos uma investigação aprofundada das dinâmicas bioeletrocatalíticas em sistemas redox para maximizar a eficiência catalítica e estabilidade sob condições operacionais desafiadoras. Primeiramente, o foco recai sobre enzimas redox e complexos biomiméticos envolvidos na oxidação de água, geração de hidrogênio e redução de CO¿, utilizando espectroscopias avançadas e análises eletroquímicas para decifrar os mecanismos subjacentes de transporte eletrônico e suas interações no microambiente catalítico. Em um segundo eixo, investigaremos a bioeletrocatalise de açúcares mediada pela Saccharomyces cerevisiae, com ênfase no papel regulador do EPS (substância polimérica extracelular), que atua como uma matriz condutora e moduladora da dinâmica redox nos processos bioeletroquímicos. Por fim, aplicaremos sondagens de entidade única, STM, STS e condutância quântica para mapear os canais redox e caracterizar a condutância eletrônica em sistemas enzimáticos naturais e sintéticos, com o objetivo de elucidar os mecanismos de condução em estruturas bioinspiradas e desenvolver plataformas de alta seletividade e eficiência. Este estudo busca expandir os limites teóricos e aplicados da bioeletroquímica, abrindo novas perspectivas para sistemas biohíbridos de conversão energética. (AU)