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Desenvolvimento de bioeletrodos miniaturizados para a aplicação em biocélulas a combustível implantáveis (2017)

  • Authors:
  • USP affiliated authors: SALES, FERNANDA CRISTINA PENA FERREIRA - IQSC
  • Unidades: IQSC
  • Subjects: BIOENERGÉTICA; CÉLULAS A COMBUSTÍVEL
  • Language: Português
  • Abstract: As biocélulas a combustível enzimáticas (BFCs) são dispositivos eletroquímicos que convertem energia química em energia elétrica, utilizando enzimas como biocatalisadores. Quando miniaturizada, uma BFC pode ser implantada em animais vertebrados e invertebrados, vislumbrando-se sua utilização na produção de energia elétrica para alimentar microdispositivos biomédicos e microssensores em pequenos insetos. No entanto, ainda é um desafio obter BFCs implantáveis e miniaturizadas, com uma potência suficiente (dezenas de microwatts) para alimentar microcircuitos eletrônicos de maneira estável e em longo prazo. Diante do exposto, esta tese de doutorado apresenta um estudo das propriedades eletroquímicas de eletrodos enzimáticos, visando a aplicação em BFCs de glicose/O2 miniaturizadas e implantáveis. Para isso, utilizaram-se fibras flexíveis de carbono (FCFs) modificadas com as enzimas bilirrubina oxidase (BOx) no cátodo e glicose desidrogenase (GDh) NAD-dependente no ânodo, a fim de se obter a redução de O2 e a oxidação de glicose, respectivamente. Os resultados obtidos mostram que FCFs previamente submetidas a um tratamento químico de oxidação com permanganato de potássio e com posterior eletrodepolimerização do mediador vermelho neutro produzem bioânodos estáveis e robustosEstes eletrodos, combinados com biocátodos compostos por FCFs na ausência de mediadores redox, foram utilizados em BFCs miniaturizadas, que foram implantadas em formigas da espécie Atta sexdens rubrupilosa. A potência máxima da BFC operando in vivo foi 13,5 ± 3,8 µW cm-2 em 190 ± 58,9 mV, com corrente máxima de 143 ± 40,2 µA cm-2 e a voltagem de circuito aberto de 260 ± 99,6 mV. Acredita-se que estes valores ainda possam ser otimizados e este trabalho contribui para mostrar que a flexibilidade das FFC, a presença de um mediador de elétrons polimérico no ânodo, o uso do tratamento químico de oxidação com permanganato de potássio das fibras e a miniaturização dos eletrodos são elementos importantes, e que podem ser considerados no desenvolvimento de biocélulas a combustível implantáveis
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 07.11.2017

  • How to cite
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    • ABNT

      SALES, Fernanda Cristina Pena Ferreira; CRESPILHO, Frank Nelson. Desenvolvimento de bioeletrodos miniaturizados para a aplicação em biocélulas a combustível implantáveis. 2017.Universidade de São Paulo, São Carlos, 2017. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75134/tde-15012018-180634/publico/FernandaCristinaPenaFerreiraSalesrevisada.pdf >.
    • APA

      Sales, F. C. P. F., & Crespilho, F. N. (2017). Desenvolvimento de bioeletrodos miniaturizados para a aplicação em biocélulas a combustível implantáveis. Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75134/tde-15012018-180634/publico/FernandaCristinaPenaFerreiraSalesrevisada.pdf
    • NLM

      Sales FCPF, Crespilho FN. Desenvolvimento de bioeletrodos miniaturizados para a aplicação em biocélulas a combustível implantáveis [Internet]. 2017 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75134/tde-15012018-180634/publico/FernandaCristinaPenaFerreiraSalesrevisada.pdf
    • Vancouver

      Sales FCPF, Crespilho FN. Desenvolvimento de bioeletrodos miniaturizados para a aplicação em biocélulas a combustível implantáveis [Internet]. 2017 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75134/tde-15012018-180634/publico/FernandaCristinaPenaFerreiraSalesrevisada.pdf

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