تثبيت آنزيم لاكاز در پيل زيست سوختي با استفاده‌ از سول – ژل و نانولوله هاي كربني‌

Immobilization of laccase in Biofuel cells by Sol–Gels and Carbon Nanotubes

چكيده‌ سابقه‌ و هدف: امروزه تقاضا براي انرژي پاك رو به افزايش است. يكي از روش هاي آسان و پاك توليد انرژي استفاده از پيل-هاي سوختي به ويژه پيل زيست سوختي مي باشد. پيل زيست سوختي وسيله اي است كه قادر به تبديل انرژي شيميايي به انرژي الكتريكي مي باشد. انواع مختلفي از پيل هاي زيست سوختي طراحي شده اند كه مي توانند از بيوكاتاليست ها، آنزيم ها و حتي ميكروارگانيزم ها، با هدف توليد انرژي الكتريكي استفاده نمايند. مواد و روش ها: در اين پژوهش، ‌ از سول – ژل در كپسوله‌كردن و تثبيت آنزيم لاكاز روي الكترود، استفاده گرديده ‌ است. در اين روش تثبيت، رله آنزيمي داخل حفره هاي كربن- سيليكا كه از ساختار هتروژن الكترود كربن- سراميك (CCE) ناشي مي شود، تثبيت و ساختار ABTS-CCE تشكيل مي گردد. از سول - ژل به دليل دارا بودن ABTS به‌ عنوان يك ماتريكس براي دستيابي به‌ انتقال الكترون واسطه‌ اي لاكاز استفاده گرديد. يافته‌ ها: ولتاموگرام چرخه‌ اي مقدار انتقال الكترون پايين را به‌ دليل ارتباط ضعيف آن بين آنزيم و سطح الكترود را نشان داد. بيشينه‌ پيك ردوكس در 10 ميكروآمپر در يك محلول حاوي 15 ميكرومولار او- ديانيزيدين به‌ عنوان سوبسترا به دست آمده است. نتيجه‌ گيري: با استفاده‌ از نانولوله‌ هاي كربني اتصال بهبود يافته‌ و بيشينه‌ پيك ردوكس در 14 ميكروآمپر در غلظت مشابه‌ بدست آمد.

Aim and Background: Nowadays demands for clean power source is highly enhanced. Bio-fuel cell (BFC) can convert chemical energy to electrical energy. The enzyme-based bio fuelcells (BFC) is a special fuel cell using enzyme as catalyst and can directly convert chemical energy to electrical energy. Bio-fuel cells are energy conversion devices based on bio- electrocatalysis leveraging on enzymes or microorganisms. Materials and Methods: In the present paper, Sol-gel is used to laccase Encapsulation and immobilization on the electrode. Mediator is immobilized into porous silicate–carbon heterogeneous structure of carbon ceramic electrode (CCE). In the next step, laccase is immobilized in hydrophilic silicate thin film deposited on the ABTS modified CCE (ABTS-CCE) surface. ABTS polymer is located in sol-gel function as the mediator for the electron transfer. Results: Cyclic voltammetric results indicate low electron transfer rate because of weak contact between enzyme and electrode surface while maximum redox pick achived in 10 micro amper in a solution containing 15 micro molar o-dianisidin as substrate. Conclusion: By using of carbon nanotubes connection were improved and maximum redox pick achived in 14 micro amper in the same concentration.