Utskrift från Malmö högskolas webbplats www.mah.se

Bioelectrochemical 3D nanobiostructures in physiological liquids and cell based in-vitro platforms

Contact person: Tautgirdas Ruzgas
Responsible: Tautgirdas Ruzgas
Co-workers: Sergey Shleev, Anette Gjörloff Wingren and Thomas Arnebrant
Funding: Vetenskapsrådet
Timeframe: 2009-01-01 -- 2014-12-31
Research profile: Biologiska gränsytor
Research programme: Biofilms Research Center for Biointerfaces
Faculty/Department: Faculty of Health and Society, The Department of Biomedical Science
Subject: Naturvetenskap
Webpage: http://www.mah.se/3Dnanobiostructure

The main scientific objective of the project is to understand fundamental differences in performance of bioelectrochemical three-dimensional (3D) nanobiostructures in biological media (specifically, physiological liquids: blood, plasma, saliva, tear and sweat; and cell cultures) vs. simple buffer solutions. The main technological objective of the project is to construct proof of concept 3D-nanobiostructure-based miniature biofuel cell (BFC) for powering a miniaturised biosensor or/and wireless transmitter. The main focus of the project will be the development 3D-nanobiostructure-based BFCs and the study of their performance in biological media. The project will be conducted by following four tasks: (i) preparation and characterization of microscale 3D electrodes and load of the enzymes into 3D conducting matrixes, (ii) optimisation of bio-modification of the selected 3D electrodes, (iii) investigation of 3D nanobiostructures in physiological liquids, and (iv) in-vitro study of bioelectrochemical 3D nanobiostructures with focus on biofuel cells.

Beskrivning på svenska

Nanobioteknik har stor framgång inom många vetenskaps- och tillämpningsområden. Idén att enzymer kan kopplas till metal- eller kolelektroder och användas för utvinning av elektrisk energi engagerar många forskare och även stora industriella aktörer som Sony. Sådana enzym-elektrod konstruktioner kallas biobränsleceller. Biobränsleceller fungerar genom att enzymer oxiderar biologiska ämnen, som på så sätt förlorar elektroner. Elektronerna överförs vidare till elektriska ledare. Resulterande ström kan användas i olika tillämpningar, precis som med vanliga batterier. För att tillverka bra fungerande biobränsleceller är det viktigt att stora mängder enzymer sätts fast på elektrodytor och att elektronöverföringen mellan elektrodytan och enzymet är snabb. Man kan lätt inse att om man packar enzymer i tredimensionella (3D) elektronledande strukturer kan mycket elektrisk energi genereras av små biobränsleceller. Användningen av nanopartiklar som elektrodmaterial eller elektroder med nanostrukturerade ytor ger möjlighet att optimera elektronöverföringen mellan enzymer och elektroder. Små och kraftiga biobränsleceller är mycket intressanta för användning i olika medicinska tillämpningar, t ex till att mata glukossensorer och insulinpumpar, osv. Projektet handlar om att skapa 3D nanobioledande strukturer för tillverkning av biobränsleceller. Stora ansträngningar görs för att förstå hur sådana 3D nanobiostrukturer fungerar i kroppsvätskor och i in-vitro modeller.

Senast uppdaterad av Magnus Jando