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

• Processo: 08/03414-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2008
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2013
• Área de 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
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biocélula a Combustível | glicose oxidase | Microfluídica | Oxidação da glicose | Redução do oxigênio | Simulação Computacional | Bioeletroquímica

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 (IQSC/BT) São Carlos.