Los electrodos enzimáticos son útiles en una variedad de aplicaciones, incluidos los sistemas de biodetección y los dispositivos electroquímicos. Las celdas de biocombustible (BFC) son candidatas especialmente prometedoras para alimentar una variedad de dispositivos bioelectrónicos mediante la conversión de energía bioquímica en electricidad en condiciones biológicas moderadas.

A pesar de sus características, la mayoría de las celdas de biocombustibles brindan una baja potencia de salida y una estabilidad operativa a corto plazo debido a su pobre transferencia de electrones entre enzimas y electrodos y entre enzimas vecinas. Estos problemas de transferencia de electrones están estrechamente relacionados con el rendimiento de casi todos los sensores electroquímicos, incluidos los BFC y otros dispositivos bioelectrónicos.

En Reseñas de Física Aplicada , científicos de Corea y Estados Unidos abordan estas deficiencias a través de un ensamblaje anfifílico diseñado para preparar celdas de biocombustible de alto rendimiento.

El enfoque, que puede inducir interacciones interfaciales favorables entre electrocatalizadores y mejorar significativamente la cinética de transferencia de electrones de los electrodos, generó celdas de biocombustible híbridas con alta potencia de salida y buena estabilidad operativa.

"Nuestro novedoso diseño de electrodos que utiliza un ensamblaje anfifílico, que rompe con la perspectiva común de la inmovilización de enzimas, puede maximizar la transferencia de electrones en las interfaces enzima/enzima y enzima/electrodo, así como lograr una alta estabilidad operativa, induciendo la formación de un perfecto y capa de enzima nanomezclada", dijo el autor Cheong Hoon Kwon.

El método indujo interacciones interfaciales favorables entre electrocatalizadores y mejoró la cinética de transferencia de electrones de los electrodos. Logró una carga masiva sin precedentes de enzima hidrofílica y nanopartículas metálicas hidrofóbicas/conductoras y aumentó considerablemente la eficiencia de transferencia de electrones y la densidad de corriente.

Se depositaron multicapas ensambladas anfifílicas compuestas de oxidasas de glucosa en medios acuosos y nanopartículas hidrofóbicas/conductoras en medios no polares sobre fibra de algodón/textil para formar el ánodo, que ha aumentado notablemente la eficiencia de transferencia de electrones y la estabilidad de inmovilización. El cátodo se formó pulverizando platino sobre las fibrillas de algodón recubiertas de nanopartículas de oro para mejorar la eficiencia de la reacción de reducción de oxígeno.

Los investigadores creen que el método de ensamblaje puede proporcionar una base para preparar una variedad de dispositivos electroquímicos de alto rendimiento, incluidas las celdas de biocombustible.

"Nuestros resultados podrían ser de gran interés para varios investigadores e ingenieros que trabajan en las áreas de autoensamblaje, conversión de energía y sensores electroquímicos, además de BFC", dijo Jinhan Cho, coautor del artículo. + Explora más

Una celda de biocombustible híbrida a base de algodón podría impulsar dispositivos médicos implantables