{"id":160764,"date":"2014-10-14T19:14:41","date_gmt":"2014-10-14T22:14:41","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=160764"},"modified":"2017-04-10T18:04:47","modified_gmt":"2017-04-10T21:04:47","slug":"un-puente-de-electrones","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/un-puente-de-electrones\/","title":{"rendered":"Un puente de electrones"},"content":{"rendered":"

\"072-073_Grafeno<\/a>El grafeno puede duplicar la producci\u00f3n de energ\u00eda el\u00e9ctrica en bioc\u00e9lulas de combustible. As\u00ed lo demostr\u00f3 un grupo de cient\u00edficos del Instituto de Qu\u00edmica de S\u00e3o Carlos (IQSC) de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP) y de la Universidad Federal del ABC (Ufabc), con sede en la localidad de Santo Andr\u00e9, en la Regi\u00f3n Metropolitana de S\u00e3o Paulo. El descubrimiento de este material, caracterizado como una l\u00e1mina carbono con espesor at\u00f3mica y poseedor de propiedades el\u00e9ctricas, mec\u00e1nicas y \u00f3pticas, se concret\u00f3 en 2004 y estuvo a cargo de Andre Geim y Konstantin Novoselov, de la Universidad de Manchester, en Inglaterra. Aparte de redituarles el Premio Nobel de F\u00edsica a ambos investigadores por los experimentos realizados, dispar\u00f3 una carrera mundial por su utilizaci\u00f3n.<\/p>\n

Los cient\u00edficos brasile\u00f1os, bajo el liderazgo del profesor Frank Crespilho, del IQSC-USP, mostraron en el art\u00edculo estampado en la portada de la edici\u00f3n de septiembre de la revista Physical Chemistry Chemical Physics <\/em>que las hojas de \u00f3xido de grafeno dentro de fibras flexibles de carbono facilitan la transferencia de electrones en bioc\u00e9lulas de combustible, dispositivos que convierten energ\u00eda qu\u00edmica en energ\u00eda el\u00e9ctrica con la ayuda de enzimas, y pueden valerse, en calidad de combustible, por ejemplo, de la glucosa existente en la sangre para suministrarle electricidad a marcapasos o a dispensadores subcut\u00e1neos de medicamentos. Las bioc\u00e9lulas constituyen una fuente de energ\u00eda alternativa que a\u00fan se restringe a los laboratorios. Las desarrolladas en S\u00e3o Carlos son similares a bater\u00edas y poseen dos electrodos de fibra de carbono flexible: el c\u00e1todo, que es el polo positivo, y el \u00e1nodo, el negativo. Y constituyen una de las m\u00e1s recientes novedades en estudios que se ubican en el campo de las fuentes energ\u00e9ticas. Una de las opciones de combustible para ese dispositivo apunta al uso del guarapo, el jugo de la ca\u00f1a repleto de az\u00facares.<\/p>\n

\"fibra

Frank crespilho\/ USP<\/span>Fibra flexible de carbono utilizada en los electrodosFrank crespilho\/ USP<\/span><\/p><\/div>\n

Las bioc\u00e9lulas pueden tener un tama\u00f1o microsc\u00f3pico o ser m\u00e1s grandes, del tama\u00f1o de peque\u00f1as cajas pl\u00e1sticas que pueden recibir el guarapo para generar electricidad y recargar bater\u00edas de celulares, tablets<\/em> o incluso notebooks<\/em>. Una c\u00e9lula puede suministrar una tensi\u00f3n el\u00e9ctrica algo mayor que 1,0 voltio (una pila del tipo AA, por ejemplo, tiene 1,5 voltios). El grupo de Crespilho trabaja con esos equipos desde 2010 (lea en<\/em> Pesquisa FAPESP, ediciones 182<\/a> y 205<\/a><\/em>). Pensando en mejorar el desempe\u00f1o el\u00e9ctrico de esos dispositivos, los investigadores colocaron hojas de \u00f3xido de grafeno entre el electrodo y la enzima glucosa oxidasa. De este modo, la transferencia de electrones a la c\u00e9lula aument\u00f3 al menos dos veces, lo que representa el doble de producci\u00f3n de electricidad.<\/p>\n

El proceso de liberaci\u00f3n de electrones sucede debido a la oxidaci\u00f3n de la glucosa, que ocurre en la superficie del \u00e1nodo, donde ubica la enzima glucosa oxidasa producida a partir del hongo Aspergillus niger<\/em>. De este modo, los electrones se trasladan a la superficie del electrodo de la bioc\u00e9lula que los utiliza como electricidad. Ese flujo de electrones pasa a otro electrodo, el c\u00e1todo, donde se reduce el ox\u00edgeno. El proceso conocido como oxirreducci\u00f3n se refiere a la oxidaci\u00f3n (p\u00e9rdida de electrones) de la glucosa y a la reducci\u00f3n (ganancia de electrones) del ox\u00edgeno, ambos disueltos en la sangre.<\/p>\n

La presencia del grafeno se transforma en una especie de puente al disminuir la distancia existente entre el centro de la enzima y la superficie de los electrodos de carbono, lo cual facilita el paso de los electrones. \u201cHemos demostrado que funciona mejor que los nanotubos de carbono, pues aprovecha mejor las propiedades de la enzima. Recientes estudios demostraron tambi\u00e9n que los nanotubos pueden degradar la glucosa oxidasa, cosa que no sucede cuando empleamos grafeno\u201d, dice Crespilho, quien actualmente pasa un per\u00edodo como profesor visitante en el Instituto de Tecnolog\u00eda de California (Caltech). \u201cEstoy en un proyecto que apunta a entender de qu\u00e9 modo el ADN y otras biomol\u00e9culas, tales como las prote\u00ednas, interact\u00faan con la superficie de otros materiales en lo que hace a la transferencia de carga el\u00e9ctrica\u201d, comenta. \u201cLa idea es fortalecer el \u00e1rea en S\u00e3o Carlos y aplicar esos conocimientos en el futuro a la bioelectr\u00f3nica molecular.\u201d<\/p>\n

\"La

Frank crespilho\/ USP<\/span>La fibra de carbono es exfoliada para la producci\u00f3nFrank crespilho\/ USP<\/span><\/p><\/div>\n

Infraestructura de Alemania
\n<\/strong>Aparte del \u00f3xido de grafeno en fibras flexibles, Crespilho aguarda la construcci\u00f3n de una bioc\u00e9lula de combustible con hojas individuales de grafeno que un alumno suyo del IQSC est\u00e1 montando en el Instituto Max Planck, en Alemania. \u201cSer\u00e1 la bioc\u00e9lula m\u00e1s fina construida hasta ahora\u201d, dice Crespilho. \u201cTodav\u00eda no tenemos en Brasil toda la infraestructura como para producir ese dispositivo, que tendr\u00e1 dos electrodos del espesor de menos de un nan\u00f3metro (equivalente a la millon\u00e9sima parte de un mil\u00edmetro)\u201d, dice. Por eso el doctorando Rodrigo Iost, con beca de la FAPESP, intentar\u00e1 montar en lo que resta de este a\u00f1o esa nueva bioc\u00e9lula. \u201cEl a\u00f1o pasado nos aprobaron un proyecto tem\u00e1tico [financiado por la FAPESP durante cuatro a\u00f1os] bajo la coordinaci\u00f3n del profesor Osvaldo Novais, del Instituto de F\u00edsica de S\u00e3o Carlos (IFSC) de la USP. Ese proyecto va a mejorar nuestra infraestructura y permitir\u00e1 la producci\u00f3n de nuevos filmes nanoestructurados para aplicaciones biol\u00f3gicas. Entonces s\u00ed podremos construir los biodispositivos y los aplicaremos no s\u00f3lo en bioc\u00e9lulas, sino tambi\u00e9n en aparatos bioelectr\u00f3nicos implantables\u201d, dice Crespilho. El proyecto en bioelectr\u00f3nica molecular desarrollado por el grupo est\u00e1 tambi\u00e9n vinculado al Instituto Nacional de Electr\u00f3nica Org\u00e1nica (Ineo-INCT), con sede en el IFSC, en S\u00e3o Carlos.<\/p>\n

Proyectos
\n1.<\/strong> Interacci\u00f3n entre biomol\u00e9culas y sistemas celulares con nanoestructuras OD, 1D y 2D utilizando m\u00e9todos electroqu\u00edmicos (n\u00ba 2009\/ 15558-1<\/a>); Modalidad <\/strong>Ayuda a la Investigaci\u00f3n \u2013 Regular; Investigador responsable<\/strong> Frank Crespilho (USP); Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 92.262,80 y US$ 50.821,57 (FAPESP).
\n2.<\/strong> Estudio Bioelectroqu\u00edmico de enzimas oxidorreductasas inmovilizadas en nanomateriales tipo 1D y 2D (n\u00ba\u00a02013\/ 15433-0<\/a>); Modalidad <\/strong>Beca en el Exterior \u2013 Regular \u2013 Pasant\u00eda de Investigaci\u00f3n \u2013 Doctorado; Investigador<\/strong> Responsable<\/strong> Frank Crespilho (USP); Becario<\/strong> Rodrigo Iost (USP); Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 93.415,01 (FAPESP).
\n3.<\/strong> Filmes nanoestructurados de materiales de inter\u00e9s biol\u00f3gico (n\u00ba 2013\/ 14262-7<\/a>); Modalidad <\/strong>Proyecto Tem\u00e1tico; Investigador<\/strong> Responsable<\/strong> Osvaldo Novais (USP); Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 1.150.950,14 (FAPESP).<\/p>\n

Art\u00edculo cient\u00edfico
\n<\/em>MARTINS, M.V. A. et al<\/em>. Evidence of short-range electron transfer of a redox enzyme on graphene oxide electrodes<\/a>. Physical Chemistry Chemical Physics<\/strong>. v. 16 n. 33 p. 17349\u201318044. set. 2014.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Grafeno duplica la producci\u00f3n de electricidad en bioc\u00e9lulas ","protected":false},"author":10,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[192],"tags":[328],"coauthors":[97],"class_list":["post-160764","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-tecnologia-es","tag-quimica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/160764","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/10"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=160764"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/160764\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=160764"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=160764"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=160764"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=160764"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}