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Polymer-multiwalled carbon nanotube (MWCNT) nanohybrids, which differ in surface charge have been synthesized to study the bioelectrocatalysis of adsorbed cellobiose dehydrogenase (CDH) from Phanerochaete sordida on gold electrodes. To obtain negatively charged nanohybrids, poly(3-amino-4-methoxybenzoic acid-co-aniline) (P(AMB-A)) was covalently linked to the surface of MWCNTs while modification with p-phenylenediamine (PDA) converted the COOH-groups to positively charged amino groups. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) measurements verified the p-phenylenediamine (PDA) modification of the polymer-CNT nanohybrids. The positively charged nanohybrid MWCNT-P(AMB-A)-PDA promoted direct electron transfer (DET) of CDH to the electrode and bioelectrocatalysis of lactose was observed. Amperometric measurements gave an electrochemical response with KMapp = 8.89 mM and a current density of 410 nA/cm2 (15 mM lactose). The catalytic response was tested at pH 3.5 and 4.5. Interference by ascorbic acid was not observed. The study proves that DET between the MWCNT-P(AMB-A)-PDA nanohybrids and CDH is efficient and allows the sensorial detection of lactose.
Sulfonierte Polyaniline erwiesen sich bereits als geeignete Polymere für den Aufbau von Biosensoren. Aus diesem Grund setzten wir unterschiedlich substituierte Polymerformen für die Untersuchungen der direkten Elektronenübertragung zum Redoxenzym PQQ-GDH (Pyrrolochinolinchinon-abhängige Glukosedehydrogenase) ein. Dafür wurden zuerst neue Copolymere synthetisiert. Als Basis für die Synthesen wurden 2-Methoxyanilin-5-Sulfonsäure (MAS), 3-Aminobenzensulfonsäure (ABS), 3-Aminobenzoesäure (AB) und Anilin (AN) ausgewählt und deren Verhältnisse variiert. Alle Copolymere wurden hinsichtlich der direkten Reaktion mit PQQ-GDH untersucht. Diese Wechselwirkung wurde zunächst in Lösung, anschließend auch auf Elektroden beobachtet. Die Ergebnisse zeigen, dass nur die aus MAS- und AN-Einheiten bestehenden Copolymere in der Lage sind, mit dem Enzym in Lösung direkt zu interagieren, was wahrscheinlich dem Emeraldin Salz (ES) Redoxzustand des Polymers zuzuschreiben ist. Immobilisiert man die Polymere und das Enzym auf Kohlenstoffnanoröhrenbasierten Elektroden, generiert man direkte Bioelektrokatalyse auch im Falle der aus ABS/AB- und MAS/AB-Einheiten bestehenden Copolymere, die sich nach der Synthese im Pernigranilin Base (PB) Redoxzustand befinden. Im Gegensatz zur Situation in Lösung kann auf Elektroden das Potential zusätzlich genutzt werden, um Elektronen vom Enzym auf das Polymer zu übertragen. Solche Polymerbasierten Enzymelektroden besitzen Anwendungspotential in der Sensorik, aber auch in Biobrennstoffzellen.