Development of Highly Selective Enzymatic Devices Based on Deposition of Permselective Membranes on Aligned Nanowires

Abstract

We describe a simple and efficient strategy to fabricate enzymatic devices based on the deposition of glucose oxidase on aligned and highly oriented CoNiMo metallic nanowires. CoNiMo nanowires with an average diameter of 200 nm and length of 50 µm were electrodeposited on Au-covered alumina substrates via electrodeposition, using alumina membranes as templates. Enzyme-modified electrodes were fabricated via enzyme immobilization using a cross-linker. To minimize nonspecific reactions in the presence of interfering agents, a permselective membrane composed of poly(vinylsulfonic acid) and polyamidoamine dendrimer was deposited via electrostatic interaction. The formation of hydrogen peroxide as a product of the enzymatic reaction was monitored at low overpotential, 0.0 V (vs Ag/AgCl). The detection limit was estimated at 22 µM under an applied potential of 0.0 V. The apparent Michaelis-Menten constant determined from the Lineweaver-Burke plot was 2 mM.

Immobilization of biomolecules on nanostructured films for biosensing

“…Such strategy allowed detection of biological molecules at very low concentrations and with a high signal-to-noise ratio , owing to an enhanced charge transport in addition to the maximization of the biological activity (Crespilho et al, 2006b(Crespilho et al, ,d, 2008). Yet another strategy for producing enzyme-based biosensors is to deposit enzymes on aligned magnetic nanowires (Crespilho et al, 2009a). With the electrodeposition of nanowires perpendicularly to the gold electrode, enzymes could be immobilized in LbL films that also contained a block layer to minimize non-specific reactions when in the presence of interfering agents (Crespilho et al, 2009a;Hammond, 2004;Okahata et al, 1988Okahata et al, , 1989.…”

Advances in enzyme bioelectrochemistry

“…Eventually, the reaction proceeds with the nucleophilic functional groups of amino acid side-chains, such as other amines, thiol, phenol, and imidazole (Habeeb and Hiramoro 1968). Co-reticulation of the target enzyme with a functionally inert protein with a high density of superficial lysine residues, such as bovine serum albumin, is quite common for the development of bioelectrodes (Olyveira et al 2012b, Crespilho et al 2009a.…”

Organização supramolecular da ftalocianina de cobalto(II) e seu efeito na oxidação do aminoácido cisteína

“…Outro fator importante a ser comentado é que a aplicação de filmes automontados como barreira para a difusão de íons (membranas seletivas) só ocorre, geralmente, quando a última camada de polieletrólito atua na repulsão eletrostática de íons, consequência do processo de supercompensação de cargas. 54 Porém, os íons geralmente estão em baixas concentrações e tal mecanismo é utilizado para eliminar efeitos de interferentes em solução. 54,55 No sistema (PAH/FtTsCo) n observa-se que o processo de oxidação da ftalocianina (E pa1 ) se desloca para potenciais mais positivos quando há um aumento da velocidade de varredura, sobrepondo o primeiro processo de oxidação do cobalto (E pa2 ), sugerindo irreversibilidade ao sistema (Figura 5).…”

“…54 Porém, os íons geralmente estão em baixas concentrações e tal mecanismo é utilizado para eliminar efeitos de interferentes em solução. 54,55 No sistema (PAH/FtTsCo) n observa-se que o processo de oxidação da ftalocianina (E pa1 ) se desloca para potenciais mais positivos quando há um aumento da velocidade de varredura, sobrepondo o primeiro processo de oxidação do cobalto (E pa2 ), sugerindo irreversibilidade ao sistema (Figura 5). 20 A componente E pa3 também se desloca para potenciais mais positivos quando há um aumento da velocidade de varredura nas diferentes bicamadas, indicando um caráter irreversível.…”