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Grupo de Bioeletroquímica Participa da II - Conferência USP de Nanotecnologia 2012

II - Conferência USP de Nanotecnologia 2012

Grupo de Bioeletroquímica marcando presença  no encontro. 

De 6 a 9 de dezembro de 2012 foi realizada a Segunda Conferência USP de Nanotecnologia, no Hotel Broa Golf Resort, próximo de São Carlos. A conferência contou com pesquisadores de grande prestígio internacional, tanto brasileiros como estrangeiros, com contribuições importantes em nanociência e nanotecnologia. Além das palestras específicas sobre o tema, houve discussão acerca de políticas científicas, e sessões de pôsteres com prêmios de US$ 6.000,00, patrocinados por três revistas da American Chemical Society, cujos editores-chefes estavam presentes.

A Universidade de São Paulo está promovendo a partir de 2012, um ciclo anual de Conferências USP, cobrindo dez diferentes áreas do conhecimento, consideradas estratégicas para a sociedade e para o desenvolvimento científico e tecnológico do país. Uma dessas áreas compreende as Nanociências e a Nanotecnologia, que além de estarem na fronteira do conhecimento, são portadoras do futuro pela capacidade de revolucionar todos os setores da sociedade moderna, incluindo os meios de produção de bens, produtos e serviços. De fato, a possibilidade de manipulação controlada da matéria na escala manométrica (tipicamente de 1 a 100 nm) está permitindo gerar novos materiais com propriedades e aplicações inigualáveis, sem paralelo com os materiais micro ou macroscópicos. Assim, produtos mais leves, mais resistentes química, mecânica e termicamente, com novas funcionalidades, além de uma ampla variedade de dispositivos funcionais, já estão invadindo o mercado. O país precisa estar preparado para se inserir nesse novo contexto!

"Ciência e Tecnologia de Materiais Orgânicos e Híbridos" é tema de discussão entre pesquisadores.

A bela cidade de Presidente Prudente será palco do evento.  

O II workshop em Ciência e Tecnologia de Materiais Orgânicos e Híbridos é um evento que tem como objetivo principal promover a troca de experiências entre pesquisadores de diferentes áreas, divulgando o desenvolvimento de Materiais de Interesses Tecnológicos. A ideia do evento é reunir pesquisadores e estudantes de graduação e de pós-graduação em nível de mestrado, doutorado e pós-doutorado, que trabalham no campo de Ciência dos Materiais.

Segundo o Professor Doutor Aldo Job, um dos organizadores e idealizador do evento, as redes de pesquisa brasileiras como Nanobiotecnologia” (nBioNet e Nanobiomed) – CAPES, Instituo Nacional de Eletrônica Orgânico (INEO) –CNPq, o Programa de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais (POSMAT) – UNESP, FAPESP, as empresas Netzsch, Bruker e SPLabor estão intimamente envolvidas com este evento.

As conferências têm como denominador comum considerações sobre materiais de interesse tecnológico. O evento será concluído com uma mesa redonda onde serão discutidos desafios relacionados à pós-graduação. O Workshop sobre "Materiais de Interesse Tecnológico" vai ser realizado no Aruá Hotel em Presidente Prudente, SP, e é organizado pelo Departamento de Física, Química e Biologia da Faculdade de Ciências e Tecnologia da UNESP.

Para acessar o site do evento, click aqui.

Bio-baterias Implantáveis é tema de entrevista no Ciência Web

Prof. Crespilho falando sobre Bioeletroquímica e biobaterias

Biobateria. O nome parece estranho? Pois saiba que esse dispositivo funciona com a glicose do nosso sangue e vai ajudar em uma série de aplicações da saúde. Em entrevista para CiênciaWeb, o prof. Dr. Frank Crespilho, do Instituto de Química da USP São Carlos, mostra como funciona a biobateria e outras pesquisas que estão sendo desenvolvidas na área de bioeletroquímica.

Veja o Vídeo

Trabalho em Biocélulas a Combustível Implantáveis ganha mais um prêmio

Fernanda e o  orientador Frank Crespilho durante
a entrega do certificado de melhor  poster na SBPMat

Trabalho em Biocélulas a Combustível Implantáveis ganhou mais um prêmio, desta vez, no XI Encontro da SBPMat. Para saber detalhes sobre Biocélulas Implantáveis, que foi tema de uma recente matéria divulgada em nosso Blog, é só clicar aqui. Os resultados desta pesquisa foi apresentado pela aluna de mestrado Fernanda Ferreira, em autoria com os doutorandos Rodrigo Iost e Marccus Martins. De 23 a 27 de Setembro, a bela Florianópolis (SC) recebeu um grande número de pessoas atuantes na área de Materiais, provenientes de diversos estados brasileiros e de outros 25 países para participar do XI Encontro da SBPMat no resort Costão do Santinho. A programação desta décima primeira edição do evento seguiu o formato dos encontros anteriores, baseada em simpósios temáticos. O conjunto dos 16 simpósios contemplou, neste ano, temas como nanotecnologia para aplicações diversas, biomateriais, materiais para eletrônica avançada e novidades em técnicas de fabricação e análise de desempenho de materiais avançados. Entre apresentações orais, pôsteres e palestras convidadas (invited lectures), os simpósios reuniram 1.818 trabalhos. O evento contou também com seis palestras plenárias de pesquisadores dos Estados Unidos (do MIT, NASA e Argonne National Laboratory), França (do MINATEC micro and nanotechnologies innovation campus e École des Mines) e Alemanha (Fraunhofer Institute).

Capa do livro Nanoenergy, lançado
na SBPMat 2012

Dentre os palestrantes convidados, o Prof. Frank Crespilho abriu o simpósio temático em Energia, no qual abordou a importância das Biocélulas a Combustível no cenário atual em bioenergética. Também, o simpósio foi marcado pelo lançamento do livro Nanoenergy, editado pelos professores Dr. Flávio Souza e Dr. Edson Leite. Para o lançamento desta obra, o simpósio também contou com a presença especial da Dra. Mayra Castro, editora da  Springer-Verlag (Alemanha). Nanoenergy traz uma série de capítulos de pesquisadores brasileiros que trabalham com nanomateriais aplicados na geração e conversão de energia. Maiores informações sobre o livro podem ser obtidas no site da Editora Springer. 

Blog de Bioeletroquímica é destaque em Ciência Web

Blog de Bioeletroquímica é Destaque em Ciência Web.

O site da Agência Ciência Web coloca em destaque a criação do Blog do Grupo de Bioeletroquímica.

A Agência CiênciaWeb é um orgão de fomento ao jornalismo científico regional que oferece notícias, reportagens, entrevistas, artigos sobre temas de ciência, tecnologia e inovação para veículos de imprensa do interior paulista. Com sede no Instituto de Estudos Avançados (IEA) – Polo São Carlos, da Universidade de São Paulo (USP), e sem fins lucrativos, a agência é mantida por meio de um convênio com o Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). 

Entre aqui para ver a matéria completa!

1.000: Mais de Mil Acessos!

 1000 Acessos !

Blog de divulgação científica do Grupo de Bioeletroquímica e Interfaces já recebeu mais de 1.000 acessos. Parabéns aos alunos pelas atualizações e comprometimento em divulgar a ciência para a comunidade.



Conheçam quem são os alunos do Grupo.

Fernanda, Mestrado.

Andressa, Mestrado.

Francisco, Doutorado.

Kamila, Mestrado.

Marccus, Doutorado.

Roberto, Doutorado.

Rodrigo, Doutorado.

Geisi, Mestrado.

Germano, Mestrado

Vitor, Doutorado.

Wagner, Doutorado.

Nanossensores e doenças negligenciadas

Professor Zucolotto durante a entrevista

O Sem Censura recebeu o engenheiro da USP, Valtencir Zucolotto, para falar sobre dispositivos nanotecnológicos que são usados no diagnóstico de doenças. Vale a pena conferir!

1000 vezes mais eficientes na geração de hidrogênio

Nanomateriais podem ser 1000 vezes mais eficientes na geração de hidrogênio a partir da luz solar

Fonte: http://www.downloadswallpapers.com

"O desenvolvimento de novas estruturas na escala nanométrica que favoreçam a conversão de luz solar em hidrogênio de maneira eficiente e com baixo impacto ambiental é ainda um grande desafio dos próximos anos", relata o Físico e Doutor em Engenharia de Materiais, Professor Flávio Souza, da Universidade Federal do ABC.

O aumento da demanda energética no mundo, aliada a urgente necessidade de reduzir a emissão de poluentes, faz da busca por fontes alternativas de energia o grande desafio da humanidade para as próximas décadas. Neste contexto, o hidrogênio (H₂) vem sendo apontado por alguns especialista como o combustível do futuro, devido ao seu grande potencial de aplicação, como em veículos automotivos, aquecimento domésticos, aviões, entre outros. Segundo relata Dr. Souza para o nosso Blog, os investimentos no desenvolvimento de metodologias e tecnologias para produzir esse combustível de maneira sustentável e com baixo impacto ambiental tem dobrado nos últimos anos. Um exemplo é a China que se tornou o maior investidor no desenvolvimento de tecnologias para produção de energia alternativa, com cerca de 47 bilhões de dólares, ultrapassando os EUA. Já o Brasil, fica na lista em 10º lugar no mundo, como o país que mais investe em energias renováveis.

Ilustração da absorção de luz pelos nano-bastonetes alinhados

Durante exercícios de ordem unida, os soldados ficam
alinhados e perfeitamente espaçados. Fonte: Plano Brasil 

Especialista na área, o Professor Flávio ainda acrescenta: "Uma maneira elegante, prática e eficiente para produzir o hidrogênio é utilizar a energia solar, por meio de um processo chamado de foto-eletrólise. Neste caso, dois eletrodos são utilizados para quebrar a molécula da água em moléculas de hidrogênio e oxigênio, com o auxílio da energia solar. Em um trabalho publicado recentemente, mostramos uma metodologia simples para produzir um tipo de nanomaterial a base de óxido ferro, que foi utilizado em um dos eletrodos (onde ocorre o desprendimento do gás oxigênio) de uma célula de foto-eletrólise. Nós mostramos, pela primeira vez, que o nosso material é 1000 vezes mais eficiente, comparado aos trabalhos até então publicados com a mesma metodologia para a obtenção do nanomaterial. O bom desempenho foi atribuído às nanoestruturas em formato de bastões, alinhadas lado à lado, intercaladas com espaços vazios, como soldados durante uma apresentação de ordem unida.  Isso favoreceu o aumento da absorção da luz solar e o transporte eficiente das partículas (elétrons) geradas pela absorção da luz. Além disso, esse tipo de arranjo proporciona grande área de contato com a água, o que facilita as reações químicas na presença de luz."

Para baixar o artigo "Highly orientedhematite nanorods arrays for photoelectrochemical water splitting" de autoria do aluno Vitor A. N. de Carvalho, é só entrar no site da revista Journal of Power Sources.

Pesquisadores usam Nanotubos de Óxido de Titânio e Imitam Clorofila

Nanotubos Isolados 

Em um recente trabalho publicado na RSC Advances, revista científica da RoyalSociety of Chemistry, pesquisadores da UFABC, Unicamp e USP mostraram que é possível imitar processos exibidos em condições específicas na natureza. Utilizando nanotubos de óxido de titânio em conjunto com uma biomolécula denominada citocromo c, os pesquisadores produziram um material, denominado bionano-compósito, capaz de interagirem entre si e também com a luz. Para falar sobre esse trabalho, convidamos a Dra. Iseli Lourenço Nantes, professora titular de Bioenergética da UFABC, que enfatizou: "Muita gente já ouviu falar da fotossíntese e já aprendeu que, nesse processo, as plantas usam o gás carbônico que liberamos na expiração mais a água que a planta extrai do solo para fazer os açúcares que encontramos nas formas úteis como combustíveis energéticos tais como a glicose e a frutose e na forma útil como estrutura, ou seja, celulose que dá resistência e proteção às plantas e é utilizada para várias finalidades como o fabrico de papel, por exemplo. No entanto, como o nome do processo já diz, para que a planta possa juntar CO₂ e água (H₂O) e produzir a glicose (C₆H₁₂O₆), é necessário a presença de luz. E por que isso? Porque na construção da molécula de glicose, a molécula de água entra com seus hidrogênios (os oxigênios são liberados como O₂) e as moléculas de CO₂ com os carbonos e oxigênios, contudo, os hidrogênios que integram a estrutura da água possuem elétrons com baixa energia para integrar uma molécula de glicose. Assim, no processo de fotossíntese, a clorofila recebe os elétrons da água, absorve a luz solar e “energiza” os elétrons permitindo que possam ser usados na síntese de glicose. 

Quando em contato com citocromo c
os nanotubos se organizam

Em trabalho recente, mostramos pela primeira vez um sistema mimético da fotossíntese no qual conseguimos transferir elétrons para uma proteína da cadeia respiratória (o citocromo c) que requer elétrons com mais energia do que os presentes na molécula de água. Nesse sistema, utilizamos no lugar da clorofila, nanoestruturas, na forma de nanopartículas e nanotubos do material semicondutor TiO₂. Dominar esse processo natural de fotossíntese é a base para as mais diversas aplicações de captação e uso de energia."

Para saber mais, entre no site da RSC Advances, revista científica da Royal Society of Chemistry, em Photo-Induced Electron Transfer in Supramolecular Materials of Titania Nanostructures and Cytochrome c (DOI: 10.1039/c2ra20996a). 

Rato Ciborg: Cientistas da USP fazem rato gerar eletricidade.

Biobateria (esquerda) implantada  dentro da veia do rato

Não é mais uma história de Super-Mouse. Os alunos de Pós-Graduação Rodrigo Iost, Marccus Martins e Fernanda Ferreira do Grupo de Bioeletroquímica e Interfaces (IQSC-USP) criaram uma biobateria (Biocélula a Combustível) capaz de gerar 100 microwatts de potência dentro da veia de um rato. O combustível para a biocélula é a glicose, que está presente no sangue do animal. A biobateria apresenta o novo recorde, dentre as apresentadas na literatura  científica internacional. O motivo do sucesso desse novo dispositivo, que converte energia química em energia elétrica, está na maneira como as enzimas (catalisadores biológicos) estão presas em um dos polos da biobaterias. Para isso, os pesquisadores utilizaram nanopartículas e uma molécula conhecida como vermelho neutro. Essa molécula já era conhecida por suas propriedades de corante e pela sua aplicação em reações de polimerização. Esse trabalho é desenvolvido em colaboração com a bióloga, Profa. Dra. Maria Camila Almeida, especialista em cirurgias. Os pesquisadores acabaram de submeter o trabalho para publicação. Segundo um dos autores do trabalho, o Doutorando Rodrigo Iost, biocélulas a combustíveis são dispositivos bioeletroquímicos que convertem energia química em energia elétrica, onde enzimas e/ou microorganismos são utilizados em bioânodos e biocátodos, catalisando a oxidação de combustíveis (ex. glicose) e a redução de agentes oxidantes (ex. O2), respectivamente. Ele ainda acrescenta: "A literatura aponta para que as biocélulas enzimáticas sejam aplicadas como biobaterias implantáveis, ou melhor, um conversor de energia para marca-passos, bombas de insulina, implantes neurais, bioestimuladores elétricos e liberação controlada de fármacos.  Em teoria, BCs de glicose/O2 implantáveis são termodinamicamente atraentes, uma vez que podem gerar uma diferença de potencial maior que 1,0V, além de que tanto a glicose quanto o oxigênio molecular estão disponíveis em muitas regiões do organismo humano. Por outro lado, as atuais biocélulas enzimáticas apresentam baixa constante cinética de transferência de carga entre as enzimas e os eletrodos, baixa densidade potencia e baixa estabilidade enzimática, o que limita a aplicação. Os desafios para melhorar essas propriedades têm sido o estado-da-arte no desenvolvimento de biocélulas, além da busca de novos procedimentos de micromanipulação para miniaturização dos biodispositivos para implantes in vivo.  Esse é um dos focos do projeto de doutorado que desenvolvo, visando o estudo e o desenvolvimento de biocélulas de glicose/O₂ miniaturizadas." 

Avanços, Tecnologia, Risco da Nanotecnologia aplicada à Saúde

A rede “NanoBiomed” é composta por vários centros de pesquisa do Brasil nas áreas de biotecnologia e medicina envolvendo a nanotecnologia. Por meio dessa integração busca-se inovações e bons resultados na recente área de nanomedicina, pouco estudada no Brasil. Dentro do projeto “Avanços, Tecnologia, Risco da Nanotecnologia aplicada à Saúde”, a rede tem o propósito de pesquisar aplicações na saúde humana e no meio ambiente, investigando os benefícios e riscos para ambos.

Os integrantes da rede Nanobiomed são professores doutores e alunos de pós- graduação e graduação dos seguintes grupos de pesquisa e instituições do Brasil: Universidade de São Paulo (USP) campis de São Paulo, São Carlos, e Ribeirão Preto; Universidade Estadual Paulista “Julio Mesquita Filho” (Unesp), campi de Bauru e Presidente Prudente; Universidade Estadual de Londrina (UEL); Universidade Federal do Piauí (UFPI); Universidade Federal do ABC (UFABC); Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC); Universidade Federal Pernambuco (UFPE); Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP); Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP); Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN); e EMBRAPA Instrumentação São Carlos.

Para saber mais, acesse o site: Ciência Web

Caldo de Cana em Biocélulas

Em entrevista para revista FAPESP, falamos sobre a possibilidade em se utilizar o caldo de cana em Biocélulas a Combustível. Na instância, nosso Grupo estava localizado na UFABC, onde os projetos foram iniciados. O caldo de cana, companheiro de pastéis em feiras livres, é um forte candidato a produzir energia elétrica em uma pequena caixa plástica para funcionar como baterias de celulares, tocadores de MP3 ou mesmo notebooks. 

Injeção de caldo de cana na biocélula

O dispositivo onde os açúcares da garapa agem como combustível, chamado de biocélula, é uma das promessas mais recentes no campo das fontes energéticas alternativas. Em 2007 a Sony mostrou um desses protótipos – existem vários no mundo – para suprir um pequeno tocador de música alimentado com glicose. Além dos açúcares, outros combustíveis podem ser utilizados como etanol, metanol e água de esgoto. Em relação ao caldo de cana, a primeira Biocélula está sendo desenvolvida no Laboratório de Bioeletroquímica e Interfaces (IQSC-USP). A produção de eletricidade a partir do caldo foi possível com a síntese de uma enzima em laboratório que potencializa a reação química responsável por converter o açúcar em eletricidade.

A corrida tecnológica atual é justamente aumentar a potência e o tempo de funcionamento desses equipamentos que já atingem mais de 10 horas. Outras vertentes dos estudos são a geração de energia a partir de esgotos ao retirar elétrons da matéria orgânica e a miniaturização que permitiria a instalação dessas células no próprio organismo humano. O combustível, no caso, em vez do caldo de cana, poderia ser a própria glicose do sangue. “Um dos desafios atuais em relação às biocélulas a combustível é trazê-las para microchips, fazer uma microbiocélula ou nanobiocélula implantável para funcionar como uma bateria de marca-passo, para liberar medicamentos no organismo ou para detectar níveis de glicose”.

Veja também a matéria completa em: REVISTA PESQUISA FAPESP

Aluna de Mestrado, Fernanda Ferreira, Recebe Prêmio de Nanotecnologia

As belas cidades de Luís Correia e Parnaíba no litoral do Piauí, foram palco para dois grandes eventos científicos de caráter nacional, o "III Workshop da Rede Nanobiomed" e o "I Simpósio de Nanotecnologia do Nordeste". Estes encontros foram destinados a estudantes, pesquisadores e profissionais atuantes ou interessados em nanobiotecnologia nos seus mais variados aspectos. O Evento marcou o terceiro encontro da Rede de Nanobiomedicina da CAPES, sendo a primeira vez que ocorreu fora do Estado de São Paulo, no período de 02 a 07 de Junho de 2012 em nossa região.

Na cerimônia de abertura, ainda na noite do dia 02/06, os participantes tiveram a honra de receber o representante do Ciências Sem Fronteiras do CNPq, maior programa da história do Governo Federal que envolve a capacitação de profissionais no exterior.

Além da brilhante palestra ministrada pelo Dr. Valtencir Zucolotto sobre os avanços e desafios da Nanomedicina, o primeiro dia do Simpósio de Nanotecnologia do Nordeste, dia 06 de junho, foi marcado também pelas apresentações dos professores Dr. Frank Crespilho e Dr. Giovanny Rebouças Pinto. Ambos elogiaram a iniciativa da realização do I Simpósio de Nanotecnologia do Nordeste e falaram da importância do trabalho de pesquisa na região.

A premiação da sessão de painéis contou com a presença do colaborador do Biotec, Dr. Josué de Moraes (Butantan e Vigilância Sanitária de SP), na foto entrega menção honrosa à aluna de mestrado Fernanda, aluna da UFABC, que obteve premiação com o trabalho envolvendo "Biossensores para detecção de glicose em sistemas de mamíferos".

Sobre o seu trabalho, a aluna Fernanda explica: "A miniaturização de dispositivos eletrônicos possibilita a detecção de substâncias com muita eficiência. Também,  o desenvolvimento de novas técnicas de manipulação e fabricação de eletrodos em dispositivos eletroquímicos, com plataformas cada vez mais sensíveis e seletivas, permite aplicações em biossensores amperométricos, biochips implantáveis e eletrodos em biocélulas a combustível. Diferentemente das convencionais células a combustível que atuam com catalisadores metálicos, as biocélulas a combustível empregam biocatalizadores (enzimas ou microorganismos) para acelerar a conversão de energia química em elétrica. Por exemplo, o uso de combustíveis renováveis como glicose vem sendo amplamente aplicados em biocélulas. Uma grande vantagem desse combustível é que ele é facilmente encontrado no sangue de organismos vivos. Geralmente a concentração de glicose no sangue está no intervalo de 3 a 8 mmol L^-1 e o gás oxigênio em aproximadamente 45 µmol L^-1. Isso possibilita o desenvolvimento de biocélulas a combustível de glicose/O₂ para implantáveis. Nesse trabalho, eu apresentei o funcionamento de uma biocélula a combustível de glicose/O₂ implantada por via intravenosa em um rato vivo, com auxílio de um cateter. Também, mostrei novos caminhos para melhoria de sistemas bio-integrados em eletroquímica, apresentando a possibilidade para explorar novos componentes de eletrodos para maximizar a eficiência dos dispositivos implantáveis. "

Para saber mais, vejam as notícias que saíram sobre esse tema no nosso Blog e também em:  

O Piauí foi palco do maior evento de Nanobiotecnologia do País

Eletrônica Orgânica no Brasil: INEO

A eletrônica orgânica, apesar de recente, tem mostrado um grande potencial científico e tecnológico em novos dispositivos, com destaque para a eletrônica flexível, a tecnologia de displays e de células solares e o desenvolvimento de novos sensores e biossensores.

A missão deste Instituto engloba, portanto, o desenvolvimento de ciência e tecnologia em eletrônica orgânica, a difusão do seu conhecimento e do seu potencial científico e tecnológico, bem como a busca de colaborações sinérgicas com os setores industriais afins. O INEO está concentrado em pesquisas envolvendo diferentes classes de materiais orgânicos, foto- e/ou eletroativos, nas áreas de síntese orgânica, estudo de propriedades estruturais, ópticas e elétricas, teoria de transporte em dispositivos e em estrutura eletrônica em nível molecular, processamento e possíveis aplicações dos dispositivos.

Para saber mais sobre o INEO, entre no site oficial!

O-Pesquisador

Por Vítor Alexandre Nunes de Carvalho, aluno de doutorado do Programa de Pós-Graduação em Química do Instituto de Química de São Carlos (IQSC-USP).

Segundo a “Teoria do Big Bang”, o Universo surgiu por uma grande explosão. Mas como se originou vida no planeta Terra?

Há muito tempo, a ciência tenta explicar a origem da vida em nosso planeta. Os primeiros cientistas e filósofos acreditavam que a vida surgiu da matéria inanimada e/ou em estado de putrefação, por meio da geração espontânea. Com a evolução da ciência, esta abordagem foi desconsiderada, pois em 1953 o clássico experimento de Miller confirmou a formação dos aminoácidos glicina, α-alanina, β-alanina, ácido aspártico e α-amino-n-butírico a partir de reações químicas entre moléculas de CH₄, H₂, NH₃ e H₂O, em um sistema que simulava as condições existentes na Terra primitiva.

O trabalho de Miller resultou na primeira evidência experimental de que a vida poderia surgir a partir de reações químicas entre moléculas como CO, CH₄, H₂, NH₃, H₂S, H₂O, entre outras, que originam moléculas mais complexas, por exemplo, aminoácidos, lipídios e ácidos nucléicos. A teoria da origem vida, com base no experimento de Miller, não considera a interface envolvendo a superfície sólida das rochas. Neste contexto, o trabalho que está sendo desenvolvido durante o doutorado visa avaliar a formação de aminoácidos na superfície de materiais com composição similar à das rochas da Terra primitiva. Esse estudo será realizado utilizando técnicas eletroquímicas que poderão contribuir significativamente para consolidar as teorias sobre a origem da vida, além de fornecer informações específicas sobre a formação de moléculas orgânicas nas condições pré-bióticas.

Ver também:

- S. L. Miller, Science, 1953, 117, 528-529.

- M. Bernstein, Phil. Trans. R. Soc. B, 2006, 361, 1689-1702.

Controle Magnético de Micropartícula

Como manipular a matéria? Talvez utilizando campo magnético!

Os alunos de Doutorado Vitor e Antônio Francisco mostram como controlar uma única partícula magnética (200 micrômetros, mm) em uma gota de água ( v  = 20mL).  Este trabalho tem a finalidade de utilizar uma única partícula como sonda e diagnosticar possíveis doenças em um ser vivo.

“III Workshop da Rede Nanobiomed” e “I Simpósio de Nanotecnologia do Nordeste”.

A bela cidade de Luiz Correia/PI receberá este grande evento científico de caráter nacional, o “III Workshop da Rede Nanobiomed” e o “I Simpósio de Nanotecnologia do Nordeste”. Este encontro é destinado a estudantes, pesquisadores e profissionais atuantes ou interessados em nanobiotecnologia nos seus mais variados aspectos. O Evento marcará o terceiro encontro da Rede de Nanobiomedicina da CAPES, sendo a primeira vez que ocorrerá fora do Estado de São Paulo, no período de 02 a 07 de Junho de 2012.

O Evento está sendo organizado pelo Biotec, Programa de Mestrado em Biotecnologia, PPGBiotec e pela Rede Nanobiomed CAPES. Como apoio ao evento ainda temos a empresa Pesquisa Piauí e o Instituto Domingos Batista (IDB).

Praia de Atalaia Luiz Correia Piauí. Créditos: http://www.baixaki.com.br

O-Pesquisador - Roberto Luz

Na serie O-Pesquisador de hoje, Roberto Luz, Químico formado pela UFPI, Mestre em Química e Doutorando do Grupo de Bioeletroquímica e Interfaces falará sobre seu projeto de Doutorado, intitulado Estudo Eletroquímico da Interação entre Enzimas e Nanopartículas para Aplicação em Biodispositivos. Mas afinal Roberto, o que realmente você faz ?

" No final do século XX, a síntese e manipulação de materiais em escala nanométrica (10^-9 metros) ganhou significativa importância na consolidação de novas áreas de pesquisa. O interesse científico nos nanomateriais se deve, em grande parte, a mudança nas características físicas e químicas que esses materiais apresentam em escala de tamanho reduzida. Atualmente, a combinação de materiais nanoestruturados com moléculas biológicas, principalmente em sistemas enzimáticos, tem possibilitado o desenvolvimento de dispositivos capazes de converter energia química (armazenada em combustíveis orgânicos) em energia elétrica, como é o caso das biocélulas a combustível. Também, tal combinação pode ser usada para detectar substâncias específicas, como nos biossensores. 

Nanocápsulas de carbono com 40 nm de diâmetro são utilizadas para observar o transporte direto de elétrons entre o cofator enzimático e um eletrodo sólido. Resultados obtidos no Grupo de Bioeletroquímica e Interfaces - USP e publicados na JNN: Flexible Carbon Cloth Electrode Modified by Hollow Core-Mesoporous Shell Carbon as a Novel Efficient Bio-Anode for Biofuel Cell. Journal of Nanoscience and Nanotechnology , v. 12, p. 356-360, 2012.

  

Para esse último, a função da enzima é proporcionar seletividade devido sua afinidade biológica para uma molécula de substrato especial, enquanto os nanomateriais (como nanopartículas metálicas, nanotubos e nanocápsulas de carbono) são utilizados com o intuito de preservar a atividade eletrocatalítica da enzima e facilitar os processos de transferência de carga. Neste sentido, em meu projeto de doutorado, eletrodos constituídos por enzimas e nanopartículas metálicas são fabricados e estudados por técnicas eletroquímicas visando compreender e elucidar os mecanismos de transporte e transferência de carga entre os cofatores enzimáticos e as superfícies nanoestruturadas. Pretende-se, ainda, compreender a influência das nanopartículas metálicas nas propriedades bioeletrocatalíticas das enzimas e aplicar os eletrodos no desenvolvimento de biossensores e biocélulas a combustível." 

Roberto A. S. Luz

Livro sobre bioeletroquímica e nanociência será lançado pela Springer

Grupo de Bioeletroquímica e Interfaces: Novo livro editado pela Springer trata sobre temas de fronteira, como o uso de materiais biológicos e nanoestruturas para aplicação em eletroquímica. Para saber mais entre no site da Amazon.com

Biocélulas a Combustível

A procura por novas fontes de energia elétrica vem da necessidade de suprir a demanda que com o passar dos anos se torna cada vez maior na sociedade moderna. A energia produzida a partir de combustíveis fósseis, como o petróleo e gases naturais, não são renováveis. No entanto, elas são as mais comuns e são consideradas a chave para o progresso contínuo da população. Com o aumento crescente da demanda energética, torna-se grande a preocupação da humanidade na busca por fontes renováveis e que, ao mesmo tempo, não prejudiquem o meio ambiente. Nos últimos quarenta anos, as células a combustíveis foram consideradas uma tecnologia alternativa na produção de energia limpa. Esses dispositivos eletroquímicos são utilizados para a produção de energia elétrica a partir de reações químicas que ocorrem em um compartimento denominado de cela ou célula eletroquímica. No entanto, recentes estudos têm demonstrado a utilização de compostos biológicos em células a combustível, gerando uma nova classe de dispositivo denominada biocélulas a combustível.

O estudo de reações que ocorrem em sistemas biológicos ganharam atenção especial por volta do ano de 1780 quando o cientista Luigi Galvani demonstrou que as pernas de uma rã contraiam com a aplicação de uma energia elétrica oriunda de um gerador de eletricidade estática. Esse experimento pioneiro mostrava a potencialidade na integração eletricidade - organismos biológicos. As biocélulas a combustíveis (do inglês biofuel cells) utilizam componentes de origem biológica para a produção de energia elétrica. Assim, as biocélulas a combustíveis são subdivididas em duas classes: as biocélulas a combustíveis enzimáticas e as biocélulas a combustíveis microbiológicas. Como o próprio nome sugere, as biocélulas a combustíveis enzimáticas utilizam as enzimas que são catalisadores biológicos para a produção de energia utilizando um substrato (combustível, por exemplo glicose) como reagente específico para tal. Por outro lado, as biocélulas a combustíveis microbiológicas utilizam microorganismos como leveduras, bactérias e outros microrganismos. Apesar de esses sistemas eletroquímicos utilizarem combustíveis renováveis para a produção de energia elétrica (como por exemplo, a molécula de glicose), a potência produzida ainda é muito baixa comparativamente a potência gerada por células a combustíveis convencionais, o que as torna necessário muita pesquisa nos dias de hoje para fins práticos.

Biocélula de Glicose/Ar desenvolvida no Laboratório de Bioeletroquímica

Com a nanociência e nanotecnologia, o maior desafio está na procura por novos materiais aplicáveis em biocélulas a combustíveis para um maior aproveitamento da energia produzida por esses sistemas, os quais estão sendo constantemente estudados nos últimos anos, inclusive pelo nosso grupo de pesquisa. Isso se deve ao fato de que a energia originada em biocélulas a combustíveis podem ser maximizadas, aumentando assim sua capacidade em produzir maiores quantidades de energia. Assim, o Grupo de Bioeletroquímica da USP, sob coordenação do Prof. Dr. Frank Nelson Crespilho, tem estudado a construção de sistemas biomiméticos aplicados a reações de oxidação e redução similares as enzimas. Enzimas artificiais são produzidas a partir de nanopartículas híbridas (orgânicas/inorgânicas) e aplicadas em protótipos para a geração de energia, simulando processos biológicos naturais.

Biomimética é a ciência que estuda e imita os métodos, mecanismos e os processos que ocorrem naturalmente. No caso de sistemas enzimáticos naturais, o desenvolvimento de (nano)estruturas biomiméticas capaz de imitar as propriedades funcionais da biomoléculas continua a ser um desafio para os pesquisadores. Muitos estudos envolvendo enzimas naturais reportam uma excelente sensibilidade e alta seletividade frente a seus substratos específicos. Porém, a estabilidade e condições do meio do qual as enzimas são inseridas em uma biocélula a combustível são prejudicadas, inviabilizando a exploração da perfomance catalítica dos seus cofatores redox. Em virtude desses e de outros problemas, a produção de  enzimas sintéticas torna-se uma estratégia inerentemente atraente por apresentar vantagens, como baixo custo de obtenção, elevada atividade redox em eletrólitos não naturais, entre outras. Recentemente, nosso grupo publicou um artigo na revista Electrochemistry Communication mostrando a potencialidade de aplicação de um sistema biomimético em cátodos de biocélulas a combustível. Nesse trabalho, mostrou-se a alta atividade catalítica para reduzir peróxido de hidrogênio, utilizando uma enzima artificial. Esta enzima foi sintetizada a partir de um nanocompósito constituído por nanoestruturas de óxi-hidróxidos de ferro (III) e o polímero polidialidimetilamônio.

Além do desenvolvimento de sistemas biomiméticos, nosso Grupo também tem direcionado seus trabalhos em estudos eletroquímicos de interação entre enzimas e nanopartículas metálicas e de óxidos magnéticos, visando a criação de uma interface eletroativa entre cofatores enzimáticos e superfícies eletródicas aplicáveis em biocélulas combustíveis, onde processos de transporte e transferência de carga podem ser maximizados, possibilitando uma maior obtenção de eletricidade.

Nosso Grupo também tem desenvolvido vários protótipos de biocélulas a combustível. Estas possuem um formato retangular visando um maior controle do volume do compartimento e pode funcionar como uma bio-bateria, na presença e na ausência de uma membrana trocadora de prótons, permitindo uma análise mais detalhada dos processos eletroquímicos envolvidos na geração de energia. Um novo protótipo de tamanho menor e com capacidade de ser implantado para análise in vivo está fase de desenvolvimento.

Pesquisadores envolvidos:

1) Prof. Dr. Frank Nelson Crespilho (Coordenador).

2) Rodrigo M. Iost.  Bolsista:  Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo.

4) Roberto Aves de Sousa Luz.  Bolsista: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo.

5) Marccus Victor Almeida Martins. . Bolsista: Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico.

  

Publicação:

Martins, Marccus Victor Almeida; Bonfim, Clarissa; Silva, Welter Cantanhêde; Crespilho, Frank Nelson. Iron (III) nanocomposites for enzyme-less biomimetic cathode: A promising material for use in biofuel cells. Electrochemistry Communications, v. 12, p. 1509-1512, 2010.

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