Keywords: PQQ-GDH, Direct electron transfer, carbon nano onions

Title in different languages: Direct electrical contacting of pyrroloquinoline quinone dependent glucose dehydrogenase (PQQ-GDH) based on polyaniline and carbon nano onion-modified gold electrodes

Subject areas: Bioquímica y biotecnología Biochemistry and biotechnology Bioquímica i biotecnologia

Confidenciality: No

Academic year: 2019-2020

Student: Chandra Pandurangi, Naga Adithya

Department: Enginyeria Química

Access Rights: info:eu-repo/semantics/openAccess

Work's public defense date: 2020-09-09

TFM credits: 24

Project director: Katakis, Ioanis

Abstract: The interaction of enzymes with electrodes is critical for the integration of bioelectronic systems for applications in biosensors and bionic devices for energy harvesting or biocomputing. To create such devices and systems that are robust, direct electron transfer (DET) between enzyme and electrode is the deciding factor for sensitivity and reliability. This work focuses on fabricating such a reliable bioelectronic interface based on pyrroloquinoline quinone-dependent glucose dehydrogenase [PQQ-GDH, EC 1.1.5.2]. In order to achieve DET, the electrode surface was modified by carbon nano onions (CNO) and polyaniline copolymer on gold electrodes that facilitated direct electron transfer in the presence of glucose. The CNO were adsorbed on to the surface and polymer film was formed by co-electropolymerization of 2-amino benzoic acid (ABA) and 3-aminophenyl boronic acid (APBA) monomers. The resulting electrodes show behaviour that can be interpreted as direct electron transfer. At the enzyme saturation, the current density of 120 μA/cm2 was achieved. This indicates that the CNO modified electrodes are capable of glucose electro-oxidation and polymer acts as conductive film improving the electron transfer. Preliminary attempts to optimise the electrode modification conditions and the effect of operating variables are reported. La interacció d'enzims amb elèctrodes és fonamental per a la integració de sistemes bioelectrònics per a aplicacions en biosensors i dispositius bionics per a la recol·lecció d'energia o la biocomputació. Crear aquests dispositius i sistemes que són robustos, la transferència directa d'electrons (DET) entre l'enzim i l'elèctrode és el factor decisiu per a la sensibilitat i fiabilitat. Aquest treball se centra en la fabricació d'una interfície bioelectrònica fiable basada en la glucosa deshidrogenasa depenent de la quinona de la piroloquinolina [PQQ-GDH, EC 1.1.5.2]. Per tal d'aconseguir DET, la superfície de l'elèctrode va ser modificada per les cebes de nano carboni (CNO) i el copolímer de polianilina en els elèctrodes d'or que van facilitar la transferència directa d'electrons en presència de glucosa. El CNO va ser absorbit a la superfície i la pel·lícula de polímer va ser formada per la coelectropolimerització de dos monòmers d'àcid benzoic d'amino (ABA) i àcid borònic de 3-aminofenil (APBA). Els elèctrodes resultants mostren un comportament que es pot interpretar com a transferència directa d'electrons. En la saturació de l'enzim, es va aconseguir la densitat actual de 120 .A/cm². Això indica que els elèctrodes modificats CNO són capaços d'electrooxidació de glucosa i que el polímer actua com una pel·lícula conductora que millora la transferència d'electrons. S'informa d'intents preliminars per optimitzar les condicions de modificació de l'elèctrode i l'efecte de les variables operatives.

Subject: Bioquímica i biotecnologia

Entity: Universitat Rovira i Virgili (URV)

Language: Anglès

Education area(s): Nanociència, Materials i Processos - Tecnologia Química de Frontera 

Title in original language: Direct electrical contacting of pyrroloquinoline quinone dependent glucose dehydrogenase (PQQ-GDH) based on polyaniline and carbon nano onion-modified gold electrodes

Creation date in repository: 2021-07-30