Lichtgesteuerter bioelektrochemischer Sensor basierend auf CdSe/ZnS-Quantum Dots

Diese Studie beschäftigt sich mit der Untersuchung der Sauerstoffsensitivität von QD-Elektroden auf Basis von CdSe/ZnS-Nanopartikeln. Das Verhalten des sauerstoffabhängigen Photostroms wurde dabei in Abhängigkeit des pH-Wertes und des Potentials untersucht. Auf Grundlage dieser Sauerstoffabhängigkeit wurde die Enzymaktivität von GOD über Photostrommessungen evaluiert. Für die Konstruktion eines photobioelektrochemischen Sensors, der durch Beleuchtung der entsprechenden Elektrodenfläche ausgelesen werden kann, wurden Multischichten auf die CdSe/ZnS-modifizierten Elektroden aufgetragen. Die Layer-by-Layer Deposition von GOD mit Hilfe des Polyelektrolyten PAH zeigte, dass eine Sensorkonstruktion möglich ist. Die Sensoreigenschaften dieser Elektroden werden drastisch durch die Menge an immobilisiertem Enzym auf der Quantum Dot-Schicht beeinflusst. Durch die Präparation von vier Bilayern [GOD/PAH]4 an CdSe/ ZnS Elektroden kann ein schnell ansprechbarer Sensor für Konzentrationen zwischen 0.1 – 5 mM Glukose hergestellt werden. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für die Multianalytdetektion mit nichtstrukturierten Sensorelektroden, lokalisierten Enzymen und räumlich aufgelöster Auslesung durch Licht.This study reports on the oxygen sensitivity of quantum dot electrodes modified with CdSe/ZnS nanocrystals. The photocurrent behaviour is analysed in dependence on pH and applied potential by potentiostatic and potentiodynamic measurements. On the basis of the influence of the oxygen content in solution on the photocurrent generation the enzymatic activity of GOD is evaluated in solution. In order to construct a photobioelectrochemical sensor which can be read out by illuminating the respective electrode area multilayers were build up on the CdSe/ZnS-modified electrodes. The layer-by-layer deposition of GOD by means of the polyelectrolyte PAH show that a sensor construction is possible. The sensing properties of such kind of electrodes are drastically influenced by the amount and density of the enzyme on top of the quantum dot layer. By depositing 4 bilayers [GOD/ PAH]4 on the CdSe/ZnS electrode a fast responding sensor for the concentration range 0.1mM-5mM glucose can be prepared. This opens the door to a multianalyte detection with a non-structured sensing electrode, localized enzymes and spatial read-out by light

Direct electron transfer and bioelectrocatalysis by a hexameric, heme protein at nanostructured electrodes

A nanohybrid consisting of poly(3-aminobenzenesulfonic acid-co-aniline) and multiwalled carbon nanotubes [MWCNT-P(ABS-A)]) on a gold electrode was used to immobilize the hexameric tyrosine-coordinated heme protein (HTHP). The enzyme showed direct electron transfer between the heme group of the protein and the nanostructured surface. Desorption of the noncovalently bound heme from the protein could be excluded by control measurements with adsorbed hemin on aminohexanthiol-modified electrodes. The nanostructuring and the optimised charge characteristics resulted in a higher protein coverage as compared with MUA/MU modified electrodes. The adsorbed enzyme shows catalytic activity for the cathodic H2O2 reduction and oxidation of NADH