Engenharia de superfícies de células microbianas contendo enzimas e de superfícies de eletrodos para conversão de energia e bioeletrossíntese

• Processo: 21/10307-2
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2022
• Data de Término da vigência: 23 de agosto de 2022
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química
• Pesquisador responsável: Frank Nelson Crespilho
• Beneficiário: Graziela Cristina Sedenho
• Supervisor: Ariel Furst
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Massachusetts Institute of Technology (MIT), Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 20/04796-8 - Estudos in situ e operando de metaloenzimas para conversão de energia e bioeletrossíntese de combustíveis, BP.PD
• Assunto(s): Conversão de energia Micro-organismos Oxirredução Bioeletroquímica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Bioeletrossíntese | Conversão de Energia | Enzimas Redox | Microorganismos | Transferência de Elétrons | Bioeletroquímica

Resumo

Enzimas redox em superfície de células microbianas pode apresentar melhores estabilidade e atividade quando comparadas a enzimas purificadas. Essas características representam grandes avanços para superar a maioria das limitações para aplicação prática de sistema electroquímicos enzimáticos em larga escala, como células enzimáticas a combustível e sistemas de bioeletrossíntese. No entanto, alcançar alta carga de biocatalisador e rápida e efetiva transferência de elétrons entre a enzima redox e a superfície eletródica requerem profundo entendimento e engenharia precisa das interfaces célula/enzima/eletrodo. Nesse contexto, o principal objetivo deste projeto de pesquisa é desenvolver superfície de eletrodos modificadas e superfícies de células microbianas para ancoramento de multicobre oxidases (MCOs) nessas superfícies para obtenção de bioeletrodos de alto desempenho frente às reações de redução de oxigênio e/ou oxidação da água, as quais são aplicadas a sistemas eletroquímicos de conversão de energia e bioeletrossíntese. Os estudos propostos apresentam o aspecto inovador de utilizar MCOs ancoradas em superfície de células microbianas, como estratégia para alcançar estabilidade operacional mais longa e evitar os processos de isolamento e purificação para obtenção de enzimas. (AU)

Publicações científicas

(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)

SEDENHO, GRAZIELA C.; PACHECO, JESSICA C.; GUT, MELANIE; LIMA, FILIPE C. D. A.; DEY, SUNANDA; CRESPILHO, FRANK N.; FURST, ARIEL L.. Genetic Surfaceome E. coli Reprogramming Enables Selective Water Oxidation. Advanced Materials, v. N/A, p. 10-pg., 2025-08-15. (20/04796-8, 20/15098-0, 23/04158-0, 21/10307-2, 20/12404-2, 22/06563-6, 18/22214-6, 23/17506-6)

SEDENHO, GRAZIELA C.; NASCIMENTO, STEFFANE Q.; ZAMANI, MARJON; CRESPILHO, FRANK N.; FURST, ARIEL L.. Secondary Structure in Enzyme-Inspired Polymer Catalysts Impacts Water Oxidation Efficiency. ADVANCED SCIENCE, v. 11, n. 25, p. 6-pg., 2024-04-17. (18/22214-6, 20/04796-8, 21/10307-2)