การพัฒนาไบโอเซนเซอร์ด้วยเมทริกซ์ของวัสดุเชิงประกอบคาร์บอนนาโนทิวป์-ไคโตซานเร่งปฏิกิริยารีดักชันของออกซิเจนด้วยแลคเคส
Development of a Biosensor Based on the Matrix of Carbon Nanotubes-Chitosan Composite for Laccase-Catalyzed Oxygen Reduction
Keywords:
แลคเคส , ไคโตซาน , คาร์บอนนาโนทิวป์ , ออกซิเจนรีดักชันAbstract
วัสดุเชิงประกอบคาร์บอนนาโนทิวบ์-ไคโตซานเป็นเมทริกซ์ที่เหมาะในการนำไปพัฒนาอุปกรณ์ตรวจ วัดทางชีวภาพเนื่องจากมีความเสถียรสูง สามารถเข้ากับสารชีวโมเลกุลและนำไฟฟ้าได้ดี งานวิจัยนี้เสนอการพัฒนาสภาพไวและความจำเพาะเจาะจงของไบโอเซนเซอร์ในการตรวจวัดปฏิกิริยารีดักชันของออกซิเจน โดยการตรึงเอนไซม์แลคเคสในฟิล์มของวัสดุเชิงประกอบคาร์บอนนาโนทิวบ์-ไคโตซาน เอนไซม์แลคเคสถูกตรึงบนพื้นผิวของขั้วไฟฟ้าชนิดกลาสซีคาร์บอนบนวัสดุเชิงประกอบของคาร์บอนนาโนทิวบ์-ไคโตซานและสาร ละลายโบวีนซีรัมอัลบูมีน ทำให้สามารถใช้เป็นอุปกรณ์ตรวจวัดออกซิเจน ได้ศึกษาปฏิกิริยารีดักชันของออกซิเจนด้วยเทคนิคไซคลิกโวลแทมเมทรี ในสารละลายซิเทรตบัพเฟอร์ความเข้มข้น 0.1 โมลาร์ พีเอช 5.0 ที่ใช้เป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์เกื้อหนุน โดยใช้ขั้วไฟฟ้าที่พัฒนาขึ้นนี้เป็นขั้วไฟฟ้าทำงาน ขั้วไฟฟ้าซิลเวอร์-ซิลเวอร์คลอไรด์เป็นขั้วไฟฟ้าอ้างอิง และแพลทินัมเป็นขั้วไฟฟ้าช่วย พบว่าออกซิเจนเกิดรีดักชันที่ศักย์ไฟฟ้า -0.35 โวลต์ (เมื่อเทียบกับ Ag/AgCl) นอกจากนี้ได้ศึกษาความเสถียรของไบโอเซนต์เซอร์ที่ได้พัฒนาขึ้น The carbon nanotubes-chitosan (CNT-CS) composite provides a suitable biosensing matrix due to its high stability, good biocompatibility, and good conductivity. Development of a sensitive and selective biosensor was proposed by entrapping laccase enzyme into the composite film for detection of oxygen reduction. The nano-composite of CNT-CS could be conveniently cast on the glassy carbon (GC) electrode surfaces. With the aid of the CNT-CS composite and bovine serum albumin (BSA), laccase was then immobilized on the nanostructure film to form an oxygen sensor. Electrochemical reduction of oxygen was studied at the developed biosensor using cyclic voltammetry (CV). The GC/CNT CS/ laccase/ BSA electrode was used as a working electrode, Ag/AgCl as a reference electrode and Pt wire as a counter electrode. Cyclic votammograms of oxygen were measured in a 0.1 M citrate buffer pH 5.0. The reduction wave was observed at -0.35 V (Vs Ag/AgCl). The stability was also studied.References
โสภา กลิ่นจันทร์. (2001) ไบโอเซนเซอร์กับการประยุกต์ใช้. The Journal of KMITNB., 11, 62-64.
Fernández-Sánchez, C., Tzanov T., Gübitz, G. M., & Paulo, A. C. (2002). Voltammetric monitoring of laccasecatalysed mediated reactions. Bioelectrochemistry, 58, 149-156.
Gong, K., Yan, Y., Zhang, M., Su, L., Xiong, S., & Mao, L. (2005). Electrochemistry and Electroanalytical applications of carbon nanotubes: A review. Analytical Sciences, 21, 1383-1393.
Haghighi, B., Gorton, L., Ruzgas, T. & Jonsson, L.J. (2003). Characterization of graphite electrodes modified with laccase from Tamestes vesicolor and their use for bioelectrochemical monitoring of phenolic compounds in flow injection analysis. Analytica Chimica Acta, 487, 3-14.
Iijima, S., & Ichihasi, T. (1993). Single-shell carbon nanotubes of 1-nm diameter. Nature, 363, 603-605.
Kaempgen, M., Lebert, M., Roth, S., Soehn, M., & Nicoloso, N. (2008). Fuel cells based on multifunctional carbon nanotube networks. Journal of Power Sources, 180, 755-759.
Klotzbach, T., Watt, M., Ansari, Y., & Minteer, S. D. (2006). Effects of hydrophobic modification of chitosan and Nafion on transport properties, ion-exchange capacities, and enzyme immobilization. Journal of Membrane Science, 282, 276-283.
Kulys, J., Krikstopaitis, K., Ziemys, Arturas., & Schneider, P. (2002). Laccase-catalyzed oxidation of syringates in presence of albumins. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatics, 18, 99-108.
Lee, S. K., George, S. D., Antholine, W. E., Hedman, B., Hodgson, K. O., & Solomon, E. I. (2002). Nature of the intermediate formed in the reduction of O2 to H2O at the trinuclear copper cluster active site in native laccase. Journal of American Chemical Society, 124, 6180-6193.
Pang, H. L., Liu, J., Hu, D., Zhang, X.H., & Chen J.H. (2010). Immobilization of laccase onto 1-aminopyrene functionalized carbon nanotubes and their electrocatalytic activity for oxygen reduction. Electrochimica Acta, 55, 6611-6616.
