Realizzazione e caratterizzazione di un materiale elettrodico nanostrutturato per lo sviluppo di biosensori elettrochimici a trasferimento elettrodico diretto

I biosensori elettrochimici, in funzione del meccanismo di trasporto elettronico alla base del loro funzionamento, sono classificati in: biosensori di I generazione basati sulla determinazione elettrochimica diretta delle specie prodotte o consumate in seguito alla reazione enzimatica con la sostanza in esame; biosensori di II generazione che prevedono la presenza di mediatori redox che agiscono da sistema navetta per il trasporto degli elettroni tra enzima ed elettrodo; biosensori elettrochimici di III generazione in cui la rigenerazione dell’enzima nella forma attiva avviene mediante il trasferimento elettronico diretto tra la superficie elettrodica ed il sito attivo dell’enzima. Lo studio elettrochimico dei processi di trasferimento elettronico diretto in presenza di proteine dotate di attività redox sulla superficie elettrodica offre un’interessante prospettiva nella realizzazione di biosensori elettrochimici con svariate applicazioni in campo ambientale, alimentare, clinico-medico [1]. La possibilità di realizzare il trasferimento elettronico diretto fra una proteina redox ed una superficie elettrodica è spesso legata alla realizzazione di materiali elettrodici nanostrutturati: in particolare, nel campo dei nanomateriali più adatti a tale scopo, recentemente hanno assunto notevole importanza le nanoparticelle d’oro e il fullerene e i suoi derivati, soprattutto in considerazione delle loro proprietà catalitiche e conduttive, che permettono di migliorare le prestazioni dei biosensori basati su trasduzione elettrochimica [2,3]. La nostra attività di ricerca è dedicata alla progettazione e messa a punto di un biosensore di terza generazione nanostrutturato che sfrutta i vantaggi sinergici del fullerene e delle nanoparticelle d’oro. La superficie elettrodica è stata modificata secondo il seguente schema di assemblaggio (Figura 1): immobilizzazione di nanoparticelle d’oro funzionalizzate con un acido organico a catena lineare ω-mercapto sostituito sulla superficie di un elettrodo d’oro preventivamente modificato con uno strato monoassemblato (SAM: self-assembled monolyer) di cisteammina e successiva immobilizzazione di fullerenolo; infine, sulla superficie elettrodica così modificata, è stata immobilizzata la Laccasi da Trametes Versicolor (TvL). A questo punto l’elettrodo modificato è stato sottoposto a misurazioni elettrochimiche mediante voltammetria ciclica per valutare la risposta bioelettrocatalitica del biosensore così ottenuto. La nuova strategia di assemblaggio proposta in questa ricerca, conferma i vantaggi attesi e apre interessanti prospettive per future applicazioni sensoristiche. [1] Ronkainen N.J., Halsall H.B., Heineman W.R., Chem. Soc. Rev., 2010,39, 1747-1763; [2] Daniel M.C.,Astruc D., Chem. Rev., 2004, 104, 293-346; [3] Gavalas V.G., Chaniotakis N.A., Anal. Chim. Acta, 2009, 409, 131-135.