Pająk Natalia
Zakład Chemii Nieorganicznej i Analitycznej
Pracownia Teorii i Zastosowań Elektrod
Błony lipidowe zawierające centra aktywne – nanocząstki złota jako odpowiedniki centrów enzymatycznych
Natalia Pająk
Promotor: prof. dr hab. Renata Bilewicz
Opiekunowie: dr hab. Agnieszka Więckowska, mgr Elżbieta Jabłonowska
Błony biologiczne odgrywają kluczową rolę w biologii komórki. Złożona budowa błon biologicznych znacznie utrudnia badania poszczególnych procesów przebiegających w błonach. Prostym modelem błony biologicznej są dwuwarstwy lipidowe przygotowane metodą Langmuira–Blodgett–Schaefera.[1,2]
Celem pracy było przygotowanie hybrydowych dwuwarstw lipidowych, zawierających lipidy, jako części biologiczne oraz klastery złota, jako aktywne części niebiologiczne. Wykorzystano metodę Langmuira–Blodgett do tworzenia monowarstw na stałym podłożu, a następnie metodę Langmuira–Schaefera do utworzenia dwuwarstwy lipidowej. Hybrydowe warstwy lipidowe przenoszono na płytkę pokrytą tlenkiem indowo–cynowym przy ciśnieniu powierzchniowym 20 mN/m2.
Zbadano jaki wpływ ma obecność klasterów złota w hybrydowej dwuwarstwie lipidowej na właściwości elektrochemiczne modyfikowanej elektrody. Przeprowadzono pomiary woltamperometryczne procesu redukcji tlenu z powietrza i procesów elektrodowych w układzie Fe(CN)6]3-/Fe(CN)6]4-, zachodzących na hybrydowej dwuwarstwie lipidowej.
Pomiary woltamperometryczne redukcji tlenu z powietrza zarejestrowano w 10 mL buforu McIlvaine (pH = 5). Zaobserwowano, że obniżanie stężenia klasterów złota w dwuwarstwie lipidowej, prowadzi do zmniejszenia nadpotencjału redukcji tlenu. Proces redukcji tlenu zachodzi łatwiej w przypadku, gdy klastery złota działają jak pojedyncze centra aktywne w dwuwarstwie lipidowej. Dla dużych stężeń klasterów złota obserwuje się ustalenie się wartości potencjału redukcji tlenu. Wraz ze zmniejszaniem się stężenia klasterów złota w dwuwarstwie wzrasta natężenie prądu redukcji tlenu przeliczone na pojedynczy klaster. Świadczy to o bardziej efektywnym działaniu katalitycznym, gdy klastery są dobrze rozproszone w matrycy lipidowej i działają niezależnie. Odgrywają wtedy rolę podobną do cząsteczek enzymu odpowiedzialnego za redukcję tlenu do nadtlenku wodoru.
Pomiary woltamperometryczne redukcji i utleniania żelazocyjanków i żelazicyjanków zarejestrowano w 10 mL roztworu Fe(CN)6]3-/Fe(CN)6]4- o stężeniu całkowitym 10-3 mol/L w buforze PBS (pH = 7.4). Zaobserwowano, że wraz ze zwiększaniem stężenia klasterów złota w hybrydowej dwuwarstwie lipidowej, wzrastają piki utleniania i redukcji wskazując, że dla odwracalnego procesu elektrodowego przebiegającego na hybrydowej warstwie prąd pików redukcji i utleniania zależy od powierzchni zajmowanej przez klastery, które pośredniczą w przekazywaniu elektronów przez warstwę.
Literatura:
[1] S. Rebaud, O. Maniti, A. P. Girard – Egrot, „Tethered bilayer lipid membranes (tBLMs): Interest and applications for biological membrane investigations” Biochemie 107 (2014) 135 – 142.
[2] Z. Su, J. J. Leitch, J. Lipkowski, „Electrode-supported biomimetic membranes: An electrochemical and surface science approach for characterizing biological cell membranes” Current Opinion in Electrochemistry 12 (2018) 60 – 72.