Preparação de nanocatalisadores híbridos contendo enzimas, nanotubos de carbono, e nanopartículas metálicas para biocélula a combustível com transferência eletrônica direta utilizando enzimas PQQ-dependentes

• Processo: 14/00536-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Vigência (Início): 01 de maio de 2014
• Vigência (Término): 30 de abril de 2015
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Adalgisa Rodrigues de Andrade
• Beneficiário: Sidney de Aquino Neto
• Supervisor: Shelley D. Minteer
• Instituição Sede: Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto (FFCLRP). Universidade de São Paulo (USP). Ribeirão Preto , SP, Brasil
• Local de pesquisa: University of Utah (U), Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 12/10667-0 - Preparação de nanocatalisadores híbridos contendo enzimas, nanotubos de carbono e nanopartículas metálicas para biocélula a combustível EtOH/O2, BP.PD
• Assunto(s): Nanopartículas metálicas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Biocélula a Combustível | Bioeletrodos híbridos | Enzimas PQQ-dependentes | nanopartículas metálicas | Bioeletroquímica

Resumo

As biocélulas a combustível fornecem um meio de obter energia limpa e renovável, e tem potencial para futuro uso como fonte alternativa de energia para dispositivos eletrônicos de baixa potência. Apesar de algumas características promissoras desta tecnologia, muitos desafios ainda precisam serem superados para se alcançar futura aplicação destes dispositivos. Algumas questões chave no desenvolvimento das biocélulas a combustível, tais como: maior tempo de vida, estabilidade das enzimas, obtenção de maiores densidades de potência, superação das dificuldades nos processos de transferência eletrônica entre enzimas e eletrodo, além de melhoria das técnicas de imobilização das enzimas ainda são objetos importantes da pesquisa. A fim de melhorar a taxa de transferência de elétrons entre a enzima e a superfície do eletrodo, algumas das novas tendências no desenvolvimento de catalisadores para biocélula a combustível incluem a incorporação de materiais em nanoescala (tais como os nanotubos de carbono) e nanopartículas metálicas na estrutura do bioeletrodo. A integração de nanopartículas metálicas e nanotubos de carbono com biomoléculas proporcionam nanobiomaterials híbridos com propriedades sinérgicas, melhorando a eletroatividade do bioeletrodo, proporcionando um melhor contato elétrico com os sítios ativos da enzima e, consequentemente oxidação do combustível. No primeiro ano do projeto de pós-doutorado apoiado pela FAPESP, foram investigadas diferentes possibilidades em termos de bioeletrodos híbridos nanoestruturados para biocélula a combustível etanol/O2 com transferência eletrônica mediada. Agora, na continuação deste projeto de pesquisa de pós-doutorado, o foco será o desenvolvimento de nanocatalisadores híbridos contendo enzimas, nanotubos de carbono e nanopartículas metálicas para biocélula a combustível com transferência eletrônica direta utilizando enzimas PQQ(pirrolquinolina quinona) dependentes, que será realizado na University of Utah, sob supervisão da prof. Dr. Shelley Minteer, renomada pesquisadora da área de biocélulas a combustível (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)

AQUINO NETO, S.; ALMEIDA, T. S.; BELNAP, D. M.; MINTEER, S. D.; DE ANDRADE, A. R.. Enhanced Reduced Nicotinamide Adenine Dinucleotide electrocatalysis onto multi-walled carbon nanotubes-decorated gold nanoparticles and their use in hybrid biofuel cell. Journal of Power Sources, v. 273, p. 1065-1072, JAN 1 2015. (12/10667-0, 14/00536-0)

AQUINO NETO, SIDNEY; MILTON, ROSS D.; HICKEY, DAVID P.; DE ANDRADE, ADALGISA R.; MINTEER, SHELLEY D.. Membraneless enzymatic ethanol/O-2 fuel cell: Transitioning from an air-breathing Pt-based cathode to a bilirubin oxidase-based biocathode. Journal of Power Sources, v. 324, p. 208-214, AUG 30 2016. (14/04813-9, 12/10667-0, 14/00536-0)

NETO, SIDNEY AQUINO; MILTON, ROSS D.; CREPALDI, LAIS B.; HICKEY, DAVID P.; DE ANDRADE, ADALGISA R.; MINTEER, SHELLEY D.. Co-immobilization of gold nanoparticles with glucose oxidase to improve bioelectrocatalytic glucose oxidation. Journal of Power Sources, v. 285, p. 493-498, JUL 1 2015. (12/10667-0, 14/00536-0)

AQUINO NETO, SIDNEY; HICKEY, DAVID P.; MILTON, ROSS D.; DE ANDRADE, ADALGISA R.; MINTEER, SHELLEY D.. High current density PQQ-dependent alcohol and aldehyde dehydrogenase bioanodes. BIOSENSORS & BIOELECTRONICS, v. 72, p. 247-254, OCT 15 2015. (12/10667-0, 14/00536-0)