| Texto completo | |
| Autor(es): |
Albuquerque, Fhysmelia F.
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Iost, Rodrigo M.
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Fonseca, Gabriel C.
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Venkatkarthick, Radhakrishnan
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Pacheco, Jessica C.
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Colombo, Rafael N. P.
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Lima, Fabio H. B.
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Crespilho, Frank N.
Número total de Autores: 8
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| Tipo de documento: | Artigo Científico |
| Fonte: | Langmuir; v. 41, n. 34, p. 11-pg., 2025-08-19. |
| Resumo | |
Biomimetic catalysts are increasingly relevant in energy conversion due to their ability to imitate the redox activity and selective catalytic efficiency of natural enzymes involved in key reactions such as the oxygen reduction reaction (ORR) and hydrogen evolution reaction (HER). In this study, hydroxocobalamin acetate, a cobalt complex based on a corrin ring structure, analogue of vitamin B12 that mimics native active site of proteins, was immobilized on high-edge-density graphite electrodes (HEDGE). The exposed edge planes of HEDGE enhance electron transfer kinetics, providing a structurally favorable substrate for catalytic activity. The system was further encapsulated in an agarose hydrogel, which functions as a diffusion-regulating matrix, modulating gas and electrolyte permeability critical for sustained electrocatalytic performance in quiescent solutions. This configuration demonstrates dual catalytic functionality, efficiently facilitating ORR via selective molecular oxygen (O2) permeation and HER under mild conditions. Quiescent solutions, which mimic the diffusion-limited environments of natural enzymatic systems, present unique challenges such as gas bubble accumulation and restricted reactant transport. However, they also enable the investigation of intrinsic catalytic properties, offering biologically relevant insights into the system's functionality. By emulating the microenvironmental conditions of natural enzymes, this hydrogel-based biomimetic system bridges the gap between biological principles and synthetic catalytic designs, providing a stable and efficient platform for electrocatalytic applications in energy conversion and storage technologies. (AU) | |
| Processo FAPESP: | 23/10667-4 - Bioengenharia de Metaloproteínas Bifuncionais Aplicadas na Produção de Produtos de Valor Agregado |
| Beneficiário: | Rodrigo Michelin Iost |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Brasil - Programa Fixação de Jovens Doutores |
| Processo FAPESP: | 20/03681-2 - Microbaterias orgânicas: utilizando hidrogéis e moléculas redox bioinspirados |
| Beneficiário: | Thiago Bertaglia |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Brasil - Doutorado Direto |
| Processo FAPESP: | 20/04796-8 - Estudos in situ e operando de metaloenzimas para conversão de energia e bioeletrossíntese de combustíveis |
| Beneficiário: | Graziela Cristina Sedenho |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado |
| Processo FAPESP: | 19/21089-6 - Superfícies de carbono para aplicação em baterias orgânicas: propriedades estruturais da interface hidrogel/eletrólito/eletrodo |
| Beneficiário: | Luana Cristina Italiano Faria |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Brasil - Doutorado Direto |
| Processo FAPESP: | 23/17020-6 - Bioeletroquímica e Técnicas In-Situ em Bioeletrodos Estáveis: Um Enfoque na Catálise de Moléculas Pequenas por Enzimas |
| Beneficiário: | Fhysmélia Firmino de Albuquerque |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Brasil - Mestrado |
| Processo FAPESP: | 18/22214-6 - Rumo à convergência de tecnologias: de sensores e biossensores à visualização de informação e aprendizado de máquina para análise de dados em diagnóstico clínico |
| Beneficiário: | Osvaldo Novais de Oliveira Junior |
| Modalidade de apoio: | Auxílio à Pesquisa - Temático |
| Processo FAPESP: | 19/03033-3 - Desenvolvimento de Superfícies Metálicas Nanoestruturadas para Aplicação em Espectromicroscopia de Infravermelho Intensificada por Superfície (Micro-SEIRAS) e Eletroquímica In Situ |
| Beneficiário: | Daniel da Silva de Sousa |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Brasil - Iniciação Científica |
| Processo FAPESP: | 22/09164-5 - Compreendendo os mecanismos de transferência de carga em sistemas biológicos e biomiméticos usando técnicas in-situ e operando: desde a ciência fundamental à aplicação na área energética |
| Beneficiário: | Frank Nelson Crespilho |
| Modalidade de apoio: | Auxílio à Pesquisa - Regular |
| Processo FAPESP: | 19/22183-6 - Electrocatálise VI: aspectos fundamentais e aplicados em problemas emergentes e clássicos em conversão eletroquímica de energia |
| Beneficiário: | Edson Antonio Ticianelli |
| Modalidade de apoio: | Auxílio à Pesquisa - Temático |
| Processo FAPESP: | 23/08260-3 - Eletrodos multicamada baseados em grafeno para aplicações em baterias bioinspiradas |
| Beneficiário: | Thiago Bertaglia |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado Direto |
| Processo FAPESP: | 20/12404-2 - EMU concedido no processo 2018/22214-6, STM-in situ com Eletroquímica |
| Beneficiário: | Frank Nelson Crespilho |
| Modalidade de apoio: | Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários |
| Processo FAPESP: | 16/08711-1 - Miniaturização de biocélulas a combustível de etanol. |
| Beneficiário: | Thiago Bertaglia |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Brasil - Iniciação Científica |
| Processo FAPESP: | 20/15098-0 - Bioeletrossíntese de compostos com valor agregado a partir do nitrogênio e dióxido de carbono atmosféricos |
| Beneficiário: | Jessica Crivelaro Pacheco |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Brasil - Doutorado |
| Processo FAPESP: | 22/06563-6 - Bioeletroquímica em Borda de Grafeno (Bio-GrEdge) |
| Beneficiário: | Frank Nelson Crespilho |
| Modalidade de apoio: | Auxílio à Pesquisa - Regular |
| Processo FAPESP: | 25/05509-6 - Bioeletroquímica e Técnicas In-Situ em Bioeletrodos Estáveis: Um Enfoque na Catálise de Moléculas Pequenas por Enzimas |
| Beneficiário: | Fhysmélia Firmino de Albuquerque |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Brasil - Doutorado Direto |
| Processo FAPESP: | 23/01529-7 - Bioengenharia de metaloproteínas bifuncionais aplicadas na produção de produtos de valor agregado |
| Beneficiário: | Frank Nelson Crespilho |
| Modalidade de apoio: | Auxílio à Pesquisa - Regular |