Electron transfer between glucose oxidase and electrodes via redox mediators bound with flexible chains to the enzyme surface

Schuhmann, Wolfgang; Ohara, Timothy J.; Schmidt, H.‐L.; Heller, Adam

doi:10.1021/ja00004a048

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“…The electrical contacting of redox proteins with electrodes attracted substantial research efforts directed to the development of amperometric biosensors [26][27][28][29] or biofuel cell elements [30][31][32][33][34][35] . Different methods to integrate redox proteins with electrodes in electrically contacted configurations were developed, including the modification of the proteins with relay units 36,37 , the reconstitution of the proteins on relay-cofactor units [38][39][40] and the immobilization of the proteins in redox-active polymer matrices 41 . Related principles were implemented to electrically wire PSII with electrode surfaces.…”

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confidence: 99%

Integrated photosystem II-based photo-bioelectrochemical cells

et al. 2012

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Photosynthesis is a sustainable process that converts light energy into chemical energy. substantial research efforts are directed towards the application of the photosynthetic reaction centres, photosystems I and II, as active components for the light-induced generation of electrical power or fuel products. nonetheless, no integrated photo-bioelectrochemical device that produces electrical power, upon irradiation of an aqueous solution that includes two inter-connected electrodes is known. Here we report the assembly of photobiofuel cells that generate electricity upon irradiation of biomaterial-functionalized electrodes in aqueous solutions. The cells are composed of electrically contacted photosystem II-functionalized photoanodes and an electrically wired bilirubin oxidase/carbon nanotubes-modified cathode. Illumination of the photoanodes yields the oxidation of water to o 2 and the transfer of electrons through the external circuit to the cathode, where o 2 is re-reduced to water.

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confidence: 99%

Integrated photosystem II-based photo-bioelectrochemical cells

et al. 2012

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“…Substituted ferrocenes have been attached via flexible spacers of various lengths to glucose oxidase [12,13] ,and the attached mediator species is believed to act as electronic 'stepping stones', allowing electrons to be transferred from the flavin site to the electrode in several short steps , instead of one large step. It has been shown [12] that the length of the spacer chain is of considerable importance in determining the efficiency of electronic communication between relay site and redox site and between the relay site and the detector electrode surface. Communication is effective when the chains are long (> 10 bonds) but not when the chains are short (< 5 bonds).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Modelling the Transport and Kinetics of Electroenzymes at the Electrode/Solution Interface

Lyons

2006

Sensors

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Abstract:The solution phase transport and direct electrode kinetics of electro-enzymes are described in terms of a simple model in which the steady state reaction/diffusion equation for enzyme is solved subject to physically realistic boundary conditions. Two physically realizable situations are described: the semi infinite and the membrane bounded case. Limiting expressions for the reaction flux are derived and the kinetic possibilities discussed geometrically in terms of kinetic case diagrams.

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“…No mecanismo de TME uma espécie redox ativa esta presente na superfície dos eletrodos 19,20 A observação desses dois tipos de mecanismos envolve a metodologia utilizada na imobilização da enzimas e tem sido destacados como um dos fatores de extrema importância no desempenho de BCs enzimáticas 21,22 as melhores estratégias em imobilização para aplicação em bioeletrônica, como o controle de grupos funcionais em superfícies sólidas.…”

Section: Mecanismos De Transferência De Elétronsunclassified

Biocélula a combustível <i>on-chip</i> utilizando folhas individuais de grafeno

Iost¹

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DedicatóriaReservo esse espaço valioso para dedicar esse trabalho a minha família, sem a qual o seu apoio esse caminho não seria possível. Aos meus pais Rui Alberto Iost e Ana Fátima Michelin Iost, a minha irmã Simone Michelin Iost Giovani pelo apoio em todas as etapas da minha vida.A minha família pela convivência, muito mais do que especial para mim. Aos primos com quem desfruto de ótimos momentos: Matheus Paiola, Lais Paiola e Rodrigo Pimenta,Cristiano Iost e Aline Picelli, Sandro Lourenço do Prado.Aos meus amigos da república com quem eu convivi e pude desfrutar de grandes alegrias e momentos de descontração, crescimento pessoal e experiências: Vitor Nunes, Antônio Roseli Sanches e a todos do grupo Paz e Harmonia, muito obrigado pelos conselhos e pela orientação. AgradecimentosAo prof. Dr. Frank Nelson Crespilho pela orientação não somente durante o meu doutoramento mas desde o início da minha carreira científica no grupo de Polímeros Prof.Bernhard Gross, no Instituto de Física de São Carlos. O apoio científico, as discussões e o acompanhamento de perto nos projetos de pesquisa tanto no Brasil quanto no exterior foram de extrema importância para a minha formação acadêmica.O meu muito obrigado à Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) pelas bolsas concedidas de doutorado (2012/15442-6) e bolsa de estágio de pesquisa no exterior (BEPE, 2013/15433-0) e apoio financeiro para realização dos projetos de pesquisa.Ao Prof. Dr. Klaus Kern, professor da Ècole Politechnique na Suíça e diretor do Instituto Max Planck e ao orientador no exterior e líder de grupo Dr. Kannan Balasubramanian pela disposição, dedicação e pela oportunidade de trabalhar em um instituto de excelência em pesquisa na área de dispositivos eletrônicos. As reuniões e discussões foram uma bagagem única na minha formação como pesquisador. Muito obrigado pela oportunidade.Aos professores do Instituto de Química de São Carlos (IQSC-USP) pela minha formação profissional, pela ajuda e conselhos em alguns momentos do curso que foram muito importantes para mim. "importante não é ver o que ninguém nunca viu, mas sim, pensar o que ninguém nunca pensou sobre algo que todo mundo vê" Arthur Schopenhauer ResumoA miniaturização de uma biocélula a combustível (BC) enzimática de glicose/O 2 para aplicação em dispositivos bioeletrônicos implantáveis representa um grande desafio em eletroquímica moderna. Isso porque é preciso desenvolver bioeletrodos com alta atividade bioeletrocatalítica, com enzimas fortemente ligadas a superfície eletródica. Além disso, o próprio processo de micromanipulação é desafiador, uma vez que é desejável obter biocélulas miniaturizadas e com alta densidade de potência. Para isso, desenvolveram-se bioânodos e biocátodos compostos por folhas de grafeno individuais modificadas com as enzimas glicose desidrogenase (GDh) e bilirrubina oxidase (BOx), respectivamente. Eletrodos de grafeno com área de 10 -3 cm 2 e espessura de 0,9 ± 0,2 nm foram utilizados em um microchip de Si/SiO 2 .Observou-se que o grafeno transferido par...

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Electron transfer between glucose oxidase and electrodes via redox mediators bound with flexible chains to the enzyme surface

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