Bases purínicas - estudo eletroquímico e desenvolvimento de modelos para descrever reações eletroquímicas acopladas a processos enzimáticos em solução

• Processo: 24/20204-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2025
• Data de Término da vigência: 31 de março de 2029
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Analítica
• Pesquisador responsável: Silvia Helena Pires Serrano
• Beneficiário: Rafael Alessandro Chioquetti de Lima
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Eletrodos quimicamente modificados Enzimas Modelos matemáticos Eletroanalítica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Bases purínicas | Convolução | Eletrodos quimicamente modificados | enzimas | modelagem matematica | Simulações Digitais | Eletroanalítica

Resumo

Este projeto propõe a investigação do comportamento eletroquímico de bases purínicas, como adenina (ADE), guanina (GUA), hipoxantina (HXN) e xantina (XAN), focando no desenvolvimento de modelos para descrever reações eletroquímicas acopladas a processos enzimáticos em solução. A parte teórica envolve a dedução de equações que descrevem a cinética de reações químicas homogêneas acopladas a reações eletroquímicas, com destaque para sistemas catalisados por enzimas como adenosina deaminase e 5'-nucleotidases. Esses modelos serão validados por simulações digitais, permitindo prever perfis cronoamperométricos de corrente, otimizando o design experimental para estudos de cinética enzimática em solução. Serão realizados estudos voltamétricos para caracterizar os mecanismos de oxidação das bases purínicas e avaliar a formação de dímeros, oligômeros e adutos sobre superfícies eletródicas. A espectrometria de massas e técnicas de microscopia serão utilizadas para caracterizar quimicamente as superfícies modificadas, enquanto simulações por elementos finitos serão aplicadas para estudar a heterogeneidade dessas superfícies e suas implicações eletroquímicas. Os modelos propostos na fase teórica do trabalho serão aplicados junto dos conhecimentos obtidos sobre modificação de eletrodos e eletroquímica de purinas ao estudo cinético de enzimas relacionadas ao metabolismo dessas moléculas.Essa combinação de desenvolvimento teórico, simulações e experimentos permitirá avançar na compreensão dos mecanismos de oxidação e das reações enzimáticas envolvendo purinas, além de contribuir para o desenvolvimento de sensores eletroquímicos inovadores aplicáveis em diagnósticos e monitoramento de processos bioquímicos.