7/24/2019 Curs 01 - Pemf

1/16

Numr de ore / Verificarea / Credite

Curs Seminar Laborator Proiect Examinare Credite

28 - 28 - E 4

Statutul disciplinei: obligatorie

Nivelul de studii: Licen

Anul de studii: III

Semestrul: 5

Titularul cursului : Prof.dr.ing. Cristian Pirvu

Procese electrochimice n medii fiziologice

7/24/2019 Curs 01 - Pemf

2/16

OB!"T#!$! %S"P$N!

Procese electrochimice n medii fiziologice

Pentru curs

Obiectivul general al cursului vizeaz pregtirea studen ilor prin prezentarea de date din domeniul

proceselor chimice &i fizice ce implica transfer de sarcina n mediile fiziologice'

Cursul este menit s ofere o privire de ansamblu a proceselor electrocimice !n medii fiziologice" cu accentpen(elegere fundamental) a aspectelor fizico*chimice ale proceselor interfaciale care implica transferul de

electroni !ntre electrod #i bio$electrolit.

Obiectivul principal al cursului este de a oferi studenilor capacitatea de sta+ili propriet)(ile

electrochimice %procese faradaice #i non$faradaice la electrozi& din fluide fiziologice ce con in acizi nucleici #iproteine #i s aplice aceste cuno#tine pentru diverse aplica(ii precum +ioelectrosinteza, +iosenzori,

electroforeza, electrodializa" etc.

A+ilitatea de a folosi metode noi de cercetare!n scopul evaluarii proceselor electrocimice ce intervin !n

medii fiziologice.

7/24/2019 Curs 01 - Pemf

3/16

De ce Procese electrochimice n medii fiziologice -

Organismul uman este o masina electrochimica

7/24/2019 Curs 01 - Pemf

4/16

Dr. Phil Selinsky. I have been studying the human body forthe past 30 some odd years now and I have found that without a

doubt, the human body is an electrochemical machine. As amatter of fact, it is a multidimensional electrochemical machinewhich is designed to x itself when it breaks or gets out of balance

!he engineer in me recogni"es that this machine follows allthe rules and laws of physics and chemistry, #ust like any other

machine on this planet

$ust like all other machines, the human body has bells andwhistles and gages to tell us when this machine is reaching its limitsor when damage has occurred from collision or misuse !he ma#oralarm bell that we all recogni"e is %AI& %ain is our best friend' It tells

us when something is out of balance !herefore, disconnecting thealarm )anestheti"ing the pain* without addressing the reason for the

7/24/2019 Curs 01 - Pemf

5/16

orpul uman este format din aproximativ - 000000 000 000 celule

elulele sitemului nervos . celule nervoase .neuroni sunt speciali"ate in transportul /mesa#elor in

organism prin intermediul proceslor electrochimice

reierul uman are aproximativ -00 000 000 000neuroni

&euronii comunica intre ei prin intermediul

proceselor electrochimice

7/24/2019 Curs 01 - Pemf

6/16

7/24/2019 Curs 01 - Pemf

7/16

Ce presupune acest mecanism?

$!ransport ionic

$Diferente de potential

$1lux de electroni

$%olari"are

$onductie ionica2electronica

lectrochimie

Alte aplicatii:

$4btinerea de materiale biofunctionale prin tehnici electrochimice5

$Acoperirea implanturilor medicale prin tehnici electrochimice5

$4btinerea si investigarea metalelor bioactive prin modicarea suprafetei

$6onitori"area dinamicii celulare prin tehnici de detectie electrochimica5

$7tudii fundamentale privind mecanismele de schimb electronic la interfata

$6icrobial fuel cell )61* cu aplicatii in robotica5

7/24/2019 Curs 01 - Pemf

8/16

1. Notiuni introductive de bio-electrochimie.

1.1 Solutii de electroliti.

1. Introducere.2. Scurt istoric; Obiect de studiu.

3. Sisteme de electroliti /bioelectroliti; Echilibre ionice.

4. Teoria disociaiei electrolitice; rad de disociere; Electroliti tari. Electroliti slabi;

Solutii tam!on.

". #onductibilitatea electrolitilor; $irarea ionilor.

2. Electrod potential de electrod.

1. Electrod; Strat dublu electric. Electrod ideal !olari%abil; Electrod ideal ne!olari%abil.

2. #a!acitatea di&erenial' (i interal' a stratului electric dublu.

3. )otential de electrod; S!ecii de electro%i.

4. Electroosmo%a.". Electro&ore%a.

*. E&ectul +orn.

,. )otential de curere.

8. enomene electrocinetice.

. )otential %eta.

Continut curs

7/24/2019 Curs 01 - Pemf

9/16

3. Electrochimia roceselor redox !n medii fi"iolo#ice.

Introducere; Eem!le de mediatori solubili.

)rocese electrochimice la inter&ata electrod / en%ima0 electrod / !roteina.

$. Procese electrochimice !n membrane biolo#ice.

Structura (i com!o%i ia membranelor bioloice; Ti!uri de structuri membranare.

)oten ial de membrana;$ecanisme de trans!ort ionic !rin membrane.

Electro%i modi&ica i cu &ilme li!idice; !lica ii analitice (i bioelectrochimice.

%. &iosen"ori.

)rinci!iul &unc ionarii biosen%orilor; Ti!uri de biosen%ori.

#onstructia biosen%orului; $ediatori arti&iciali; +esin !entru biosen%ori;

bioelectrocatali%a; !lica ii.

7/24/2019 Curs 01 - Pemf

10/16

%. &ioelectrosinte"a' Electroli"a (i electrodiali"a.

Ob inerea electrolitica de com!u i oranici.

$ecanisme n !rocesele de bioelectrosinte%a; Sisteme omoene. electro%i modi&icati;Electrodiali%a.

). Procese electrochimice ce imlica *+N

Electrochimia +-ului; Oidare; educere.

dsorb ia + la su!ra&a a electrodului.

,. *lica ii !n vivo.

7/24/2019 Curs 01 - Pemf

11/16

EVALUARE

Activit)(ile evaluate &i ponderea fiec)reia

Lab. $ '(p

)ema de casa $ *(p

+,amen $ 5(p (test + examen)

----------

100 p

"erin(ele minimale pentru promovare:

Prezentarea temei de cas-

Parcurgerea tuturor lucrrilor de laborator-

Obinerea a 5( din puncta/ul pentru laborator-

Obinerea a 5( din puncta/ul total-

Obinerea a 5( din e,amenul final.

"alculul notei finale:

7/24/2019 Curs 01 - Pemf

12/16

BB$O./A0!

#. )5r6u0 #himie 7eneral'. oiuni undamentale0 Ed. )rintech0 20 IS9 ,8-**-"21-241-1.)..

9arlett0 9ioelectrochemistr:0 undamentals0 E!erimental Techniues and !lications0

7/24/2019 Curs 01 - Pemf

13/16

!he rst experiments on //animal

electricity by 8uigi 9alvanidescribed in De Viribus

Electricitatis in Motu MusculariCommentarius (published in

1792)

Primele experimente de bioelectrochimie

:olta in an experiment at the 1rench&ational Institute in &ovember, -;00

!he construction of the //pile )-

7/24/2019 Curs 01 - Pemf

14/16

Fenomene electrocinetice

> La fnalul secolului XX> ercetari asupra fenomenelor electrocinetice si de el

$7unt evidentiate trei efecte distincte? electroosmoza,potential de stre

Fenomene de membrana

$1"#7 $ibbs % relatii termodinamice legate de echilibrele membranare5

$-=-- Donnan > echilibrul ionic la nivelul membranei5

$-=3@ . primul electrod ion selectiv de"voltat apoi in anii @05

$-=

7/24/2019 Curs 01 - Pemf

15/16

Reactii de transfer de electroni in mediiiolo!ice

$ Desoperirea polarograei > Beyrovsky in -=C< )&obel %ri"e in-==*

$//Ehat can electrochemical studies tell one about biological

electron transfer and related processesF . Dryhurst > ofera o

serie de asemGnGri Hntre reactiile electrochimice i reacJii

biologice, comparKnd interfata electrodsolutie cu interfata

enzimasolutie Hn condiJii similare de pB>ului, tGria ionicG i

temperaturG

$au fost investigate electrochimic o serie de compusi de interes

biologic ?$%urine

$%irimidine

$

7/24/2019 Curs 01 - Pemf

16/16

$In -=M0 . microelectro"i pentru masurarea concentratiei de oxigen dininteriorul tesutului biologic5

$6Gsurarea dependenJa de timp a concentraJiei de acid ascorbic Hn

cortexul unui rinichi i"olat, a dat informaJii despre circula&ia 'n cadrulunui oranului )-=diverse tipuri de conductie sunt implicate in procesul global

> 6ai multe cai, au fost deschise spre studiul proceselor de transfer de elecorganismelor vii, anali"a uidelor biologice, controlul compo"iJiei mediu int)&eher i 7akmann, premiului &obel Hn -==-*, detectarea electrochimica aimunologice, construcJie de biosen"ori