quinta-feira, 26 de abril de 2012

“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

quarta-feira, 11 de abril de 2012

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

sexta-feira, 23 de março de 2012

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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quinta-feira, 22 de março de 2012

Criado o novo Blog voltado a divulgação científica

Ciência e tecnologia a serviço da sociedade. Esse é novo Blog voltado a divulgação científica.
Laboratório de BioEletroquímica da Universidade de São Paulo (USP).