Исследование прямой и опосредованной передачи электронов в биокатоде на основе лакказы

Ферментативные топливные элементы представляют собой перспективные недорогие, компактные и гибкие источники энергии. Их работа основана на передаче электронов между ферментом и поверхностью электрода, которая может происходить либо посредством прямой передачи электронов (DET), либо опосредованной передачи электронов (MET), каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки. В настоящем исследовании проведено сравнение DET и MET для биокатодов на основе лакказы. DET лакказы изучали двумя подходами: сборкой игольчатых углеродных нанотрубок (CNTs) на электроде и композитом CNTs/Nafion. MET лакказы выполняли с использованием керамического электрода, содержащего ABTS (2,2'-aзино-бис[3-этилбензтиазолин-6-сульфоновая кислота]) в матрице сол–геля. Циклическая вольтамперометрия при DET показала пару хорошо выраженных редокс-пиков на 200 μA и 170 μA в растворах, содержащих 5 μM и 10 μM o-дианизидин в качестве субстрата для игольчатых CNTs и композита CNTs–Nafion соответственно. В методе MET с использованием сол–гель/ABTS максимальный редокс-пик составлял 14 μA в присутствии 15 μM раствора o-дианизидина в качестве субстрата. Результаты циклической вольтамперометрии свидетельствуют о том, что иммобилизация лакказы на игольчатых CNTs или CNTs–Nafion более эффективна, чем на электроде сол–гель/ABTS. Следовательно, описанные методы могут быть использованы для изготовления биокатодов для биотопливных элементов или лакказных биосенсоров.