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Desenvolvimento de uma biocélula a combustível de glicose/oxigênio: utilização da técnica de microfluídica

Processo: 08/03414-2
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
Vigência (Início): 01 de agosto de 2008
Vigência (Término): 28 de fevereiro de 2013
Área do conhecimento:Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
Pesquisador responsável:Ernesto Rafael Gonzalez
Beneficiário:Gustavo Pio Marchesi Krall Ciniciato
Instituição-sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:04/10788-5 - Estudos fundamentais e aplicados dos processos eletródicos em células a combustível de baixas temperaturas, AP.TEM
Assunto(s):Células de combustível   Glucose oxidase   Microfluídica   Imobilização de enzimas   Simulação por computador

Resumo

Este trabalho se dedicará ao desenvolvimento e estudo de uma biocélula a combustível funcionalizada a partir de eletrodos enzimáticos, preparados de forma a utilizar a glicose como combustível atuando no ânodo. Serão estudadas também novas formas de imobilização de enzimas sobre a superfície de diferentes materiais eletródicos, utilizando polímeros condutores para o aprisionamento das enzimas e também agentes de ligação de proteínas. Além disso, será estudada a aplicação de mediadores tanto imobilizados quanto solubilizados no processo de transferência de elétrons entre as enzimas e a superfície eletródica. A quantidade de enzimas adsorvidas e o efeito de desorção das mesmas na solução serão estudados por técnicas de nanogravimetria utilizando uma nanobalança eletroquímica de cristal de quartzo. A caracterização dos materiais eletródicos será realizada através de técnicas eletroquímicas incluindo voltametria cíclica, cronoamperometria e polarização corrente-potencial em estado estacionário, em concomitância ao uso da técnica de eletrodo de disco rotatório. Os experimentos eletroquímicos permitirão avaliar as atividades biocatalíticas das enzimas utilizadas. De forma a compreender melhor os processos mecanísticos envolvidos nas reações bioeletrocatalíticas, e como estes processos dependem das variáveis intrínsecas a cada sistema reacional, pretendemos realizar a construção de modelos matemáticos utilizados para simulação computacional dos sistemas, de modo a construir situações que podem reproduzir com relativa precisão os fenômenos que ocorrem nas células durante o processo de conversão de energia bioquímica em energia elétrica. Finalmente, também serão realizados experimentos em uma célula adaptada para o sistema de microfluídica, onde será possível estudar o funcionamento do sistema biocatalítico em uma configuração de fluxo contínuo, com a constante renovação do substrato, sob diversas velocidades de fluxo. (AU)

Publicações acadêmicas
(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)
CINICIATO, Gustavo Pio Marchesi Krall. Desenvolvimento de biocélulas a combustível de glicose/oxigênio em microfluídica. 2013. Tese de Doutorado - Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Química de São Carlos São Carlos.

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