Utskrift från Malmö högskolas webbplats www.mah.se

Development of biofuel cells for wireless transmission

Contact person: Tautgirdas Ruzgas
Responsible: Tautgirdas Ruzgas
Co-workers: Sergey Shleev and Thomas Arnebrant
Partner: Fredrik Sebelius, Jonas Tilly, Novosense AB
Funding: KK-stiftelsen
Timeframe: 2010-01-01 -- 2011-12-31
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

The aim of the project is to develop a few prototypes of biofuel cells based on enzyme-nanoparticle assemblies. The project is motivated by the fact that wireless biomedical devices consistently demonstrate new possibilities for their use in basic science and clinical applications for medical monitoring and diagnostics [1]. Integration of recent achievements from bio and nano research areas may allow the construction of small hybrid bioanalytical systems consisting of a biosensor connected to wireless signal transmitter powered by a biofuel cell (BFC).

Powering mentioned wireless diagnostic systems require high stability and high power BFCs. Basic requirements for BFCs have been recently discussed by us [2] and potentials and challenges of nanoparticle-enzyme mixtures as a bioelectrocatalytic material of BFC electrodes have been reviewed by Kim [3]. Currently we address the methodologies that allow assembly of 3D electrochemical structures for BFCs. Within this project in Biofilm profile we aim to optimise enzyme / nanoparticle interface for constructing a few prototypes of BFCs based on 3D electrochemical systems.

1. Torfs T, Leonov V, Vullers RJM: Pulse Oximeter Fully Powered by Human Body Heat. Sensors & Transducers Journal 2007, 80(6):1230-1238.
2. Coman V, Vaz-Dominguez C, Ludwig R, Harreither W, Haltrich D, Lacey ALD, Ruzgas T, Gorton L, Shleev S: A membrane-, mediator-, cofactor-less glucose/oxygen biofuel cell. Phys Chem Chem Phys 2008, 10:6093-6096.
3. Kim J, Jia H, Wang P: Challenges in biocatalysis for enzyme-based biofuel cells. Biotech Adv 2006, 24:296– 308.

 

Beskrivning på svenska

Nanoteknologi är speciellt viktig för sensorer, implantaten, proteser, läkemedels bärare och andra biomedicinska konstruktioner som ska sättas in i kroppen och fungera där i flera dagar eller år. För att implanterad teknik skall fungera behövs det ofta en biobränslecell som genererar elektricitet från ämnen i kroppsvätska, exempelvis från glukos och syrgas. Biobränsleceller kan tillverkas med hjälp av kovalent kopplade enzymer och nanopartiklar exempelvis av guld eller kol. Dessa sätts sedan på ytan av fasta bränslecellselektroder och säkerställer elektronöverföring mellan dem och ämnen i kroppsvätska. Forskningen i detta projekt är riktad mot att skapa tredimensionella ledande kedjor från enzymmodifierade nanopartiklar och förstå vilka faktorer som bestämmer/begränsar elektronöverföring i dessa tredimensionella nanobiostrukturer. Ett flertal metoder och konstruktioner ska testas för att tillverka biobränsleceller och koppla de till trädlösa elektroniska apparater för överföring av biomedicinsk information.

Senast uppdaterad av Magnus Jando