Desarrollo de bioánodos a partir de glucosa oxidasa (GOx) para su aplicación en biomicroceldas que usan glucosa como combustible

En el presente trabajo, se evaluaron tres formas diferentes de inmovilización de la enzima glucosa oxidasa (GOx) para su uso como bioánodo en una biocelda de combustible híbrida microfluídica (BCH-¿F) que utiliza glucosa como combustible. Los métodos de inmovilización probados fueron: adsorción físi...

Full description

Bibliographic Details
Author: Ricardo Antonio Escalona Villalpando
Format: master thesis
Status:Published version
Publication Date:2014
Country:México
Institution:Universidad Autónoma de Querétaro
Repository:Repositorio Institucional de la Universidad Autónoma de Querétaro
OAI Identifier:oai:ri-ng.uaq.mx:123456789/549
Online Access:http://ri-ng.uaq.mx/handle/123456789/549
Access Level:Open access
Keyword:Biocelda de combustible microfluídica
Direct transfer electron
Glucosa oxidasa
Glucose oxidase
Microfluidic biofuel cell
BIOLOGÍA Y QUÍMICA
Description
Summary:En el presente trabajo, se evaluaron tres formas diferentes de inmovilización de la enzima glucosa oxidasa (GOx) para su uso como bioánodo en una biocelda de combustible híbrida microfluídica (BCH-¿F) que utiliza glucosa como combustible. Los métodos de inmovilización probados fueron: adsorción física, por entrecruzamiento e inmovilización covalente de la GOx. La inmovilización física de la GOx se caracterizó por voltamperometría cíclica (VC) encontrándose un pico de oxidación en -0.44 V y otro de reducción a -0.49 V (vs Electrodo de Calomel Saturado ECS) pertenecientes al cofactor FAD/FADH2 (Flavín adenín dinucleótido) respectivamente. Por otro lado, los dos agentes entrecruzadores evaluados fueron glutaraldehído (GA), poli-L-lisina y una combinación de ambos, obteniendo con GA (4.5 %) una mayor cantidad de GOx inmovilizada con un recubrimiento de 2.6865 x 10-9 mol cm-2. Posteriormente, el depósito se optimizó con el uso de nanotubos de carbono de multipared (NTCMP) combinados con GOx y GA (1%), mejorando la transferencia directa de electrones (TDE), caracterizado por métodos electroquímicos y por FTIR (espectroscopia de infrarrojo con transformadas de Fourier). Mediante el modelo de Laviron se estimó el coeficiente de transferencia de electrones (¿) cuyo valor resultante fue de 0.5 y la constante de velocidad de la transferencia de electrones (Ks) fue de 1.01 s-1 para GOx/NTCMP-GA sobre grafito. Con el uso del bioánodo GOx/NTCMP-GA se obtuvo el mejor rendimiento dentro de una BCH-¿F utilizando Pt/C como cátodo en presencia de glucosa 5mM en BF, logrando un valor de potencial a circuito abierto de 0.72 V, 1.43 mA cm-2 de densidad de corriente y una potencia de 610 ¿W cm-2, valores mayores de los reportados en literatura para una BCH-¿F de TDE. Adicionalmente, la inmovilización de la GOx/NTCMP-GA se realizó sobre una estructura de oro electrodepositada sobre grafito logrando un valor de ¿=0.5 y Ks=2.1 s-1. Después se construyó un diseño de electrodo formado por el ácido 3-mercaptopropiónico anclado sobre la superficie de oro en presencia de EDC/NHS (1-etil-3-(3-dimetilaminopropil) carbodiimida)/N-hidroxisuccinamida) para favorecer la inmovilización covalente de la GOx.

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