Imobilização e propriedades bioeletroquímicas de anidrases, oxidases e redutases

Resumo

Com os avanços na bioengenharia de enzimas, diversas aplicações se destacam como soluções à demanda energética crescente e complexa em intermitência, com sistemas eco-amigáveis e de baixo custo, no sequestro de carbono ambiente e na valorização molecular. Atualmente, o estado-da-arte em processos enzimáticos indica que reações como a oxidação de água a oxigênio molecular, podem ser realizados como uma reação promíscua, porém eficiente, de enzimas multicobre oxidase. A valorização molecular também se mostra viável tanto para redução de CO2 a compostos orgânicos de maior valor agregado quanto pela conversão de nitrogênio a amônia. Aqui, buscaremos aprofundar os conhecimentos práticos para suplantar estes desafios, empregando três classes de enzimas: oxidases, redutases e anidrases. Serão abordadas metodologias de imobilização enzimática em eletrodos de carbono, pela elevada eletroatividade, versatilidade química e baixo custo, bem como estudos espectroscópicos e eletroquímicos, especialmente in-situ, visando compreender mecanismos de biocatálise nos sítios redox tridimensionais destas enzimas. Esperamos, portanto, superar desafios práticos da ancoragem enzimática nos eletrodos com orientação adequada para uma correta comunicação eletroquímica e acessibilidade a cavidades de sítio ativo maximizada, bem como elucidar mecanismos de reação como variações de estado redox de metais no centro ativo, formação de intermediários e a cinética e termodinâmica das conversões químicas efetuadas em tal microambiente. Com isso, biodispositivos de bioeletrocatálise viáveis e de alto desempenho poderão ser elaborados para as aplicações propostas.(AU)