Биоэлектрокаталитическое восстановление кислорода бактериальными лакказами на электродах, модифицированных многостенными углеродными нанотрубками

В данной работе проведено исследование электрохимического поведения биоэлектродов на основе бактериальных лакказ Streptomyces carpinensis VKM Ac-1300, полученных с использованием различных способов иммобилизации. Биоэлектроды формировали путем закрепления фермента на поверхности электрода простой адсорбцией, методом адсорбции на предварительно модифицированном электроде многостенными углеродными нанотрубками и путем ковалентной сшивки фермента по карбоксильным группам с функционализированными многостенными углеродными нанотрубками. Оценка ориентации иммобилизованных ферментов лакказ и их способности к прямому и медиаторному электронному переносу проводилась методом прямой амперометрии при постоянном потенциале. Установлено, что в зависимости от метода иммобилизации правильную ориентацию и, как следствие, возможность прямого переноса электронов имеет от 5 до 10% иммобилизованного фермента. При этом ковалентное пришивание белка на поверхности модифицированных нанотрубками графитовых электродов приводит к более активному прямому переносу электронов, увеличению скорости восстановления кислорода и долговременной стабильности электродов. Таким образом, для бактериальных лакказ Streptomyces carpinensis VKM Ac-1300 показана возможность прямого переноса электронов при их иммобилизации путем ковалентного пришивания по карбоксильным группам многостенных углеродных нанотрубок, разработанные биоэлектроды могут быть использованы в качестве катодов в биотопливных элементах.