View/Open - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

MEAs mit EGaIn Tropfenelektroden 51
A) sind die Zyklovoltammogramme einer blanken Goldoberäche und einer Goldoberäche
mit CDDD SAM in Gegenwart der Redoxsonde (2.5 mM Fe(CN) 6 ) gezeigt. Die Oxdiation
von Fe 2+ zu Fe 3+ führt im Falle des blanken Goldlms zu einem deutlichen Peak während
des Potentialanstiegs. Bei absteigendem Potential ist der entsprechende Reduktionspeak
von Fe 3+ zu Fe 2+ zu sehen. Die Ausbildung einer SAM führt zu einer deutlichen Reduktion
der Peakhöhe. Dies zeigt, dass das Peptid die Oberäche bedeckt und von der Lösung
abschirmt. Auch wurde keine Desorption der Moleküle im untersuchten Potentialbereich
gefunden. Durch Aufbringen einer CDDD SAM wird der Ladungstransfer der Redoxreaktion
behindert. Abbildung 4.10 B) zeigt das Zyklovoltammogramm des Goldlms mit CDDD
SAM vergröÿert. Es ist eine deutlichen Verringerung der Stromstärke des Oxidations- und
Reduktionspeaks im Vergleich zur unbedeckten Goldoberäche zu sehen. Dass die Peaks
nicht vollständig verschwinden, ist ein Resultat von Defekten in der SAM. An Defektstellen
kann die Redoxsonde die Goldoberäche erreichen, wodurch ein Ladungstranfer möglich
wird. Auf Grund des qualitativen Kurvenverlaufs wird angenommen, dass in beiden Fällen
lineare Diusion der limitierende Faktor des Stroms war. Somit lässt sich aus dem Verhältnis
der maximalen Ströme der Reduktionspeaks direkt der Anteil der Goldoberäche
bestimmen, welcher von der Redoxsonde erreicht wird. Es ergibt sich ein Anteil von 14 %.
Dies entspricht dem Anteil an Defekten in der CDDD SAM auf der Goldoberäche. Dabei
ieÿen Defekte, die kleiner als der Ionendurchmesser des Fe(CN) 6 sind, nicht mit ein. Bei
der hier verwendeten Elektrolytkonzentration (25 mM LiClO 4 ) wird der Ionendurchmesser
zu 4.5 nm abgeschätzt.
Auf Grund der Untersuchungen an CDDD SAMs kann davon ausgegangen werden, dass
die Peptide durch das oben beschriebene Protokoll eine Monolage auf Goldoberächen formen,
jedoch Defekte aufweisen. Die Untersuchung der Oligopeptide in Tropfen-Elektroden-
Experimenten wurden analog zu der im vorangegangenen Abschnitt beschriebenen Vorgehensweise
durchgeführt. Es wurden ausschlieÿlich MEA Chips mit einer Passivierung aus
Photolack (AZ5214) und Elektrodenönungen von 8, 10, 15 und 20 μm verwendet. Da
einige organische Lösungsmittel den Photolack angreifen können, wurden die Chips ausschlieÿlich
mit Wasser und kurzem Sauerstoplasma gereinigt. Die Modizierung der Elektrodenoberächen
wurden durch Inkubation der Chips in 1 mM Lösung der Peptide CDDD,
CDDDD, CDDDDD, CDDDDDD und CAAA in Wasser erreicht. Die Inkubationszeit betrug
mindestens acht Stunden. Eine längere Inkubationszeit zeigte keinen Einuss auf die
Messungen. Nach der Inkubation wurden die Chips gewaschen und unter Argongas getrocknet.
Anschlieÿend wurde ein EGaIn Tropfen auf die Elektrodenoberächen abgesetzt und
Strom-Spannungs-Kennlinien aufgenommen. Auch hier wurden die vier möglichen Charakteristika
Kurzschluss, kein Kontakt, stabiler Tunnelstrom oder instabiler Kurvenverlauf
gesehen. Brücken mit stabilen Tunnelkurven wurden zehn Mal hintereinander gemessen.
Es wurde eine groÿe Variation der Stromstärke zwischen verschiedenen Brücken gefunden.
In Abbildung 4.11 sind exemplarische J -V Kurven zu allen Peptiden gezeigt. Zur
Auswertung der Messungen wurde, ähnlich zu den Arbeiten von Thuo et al. [106], die
Stromdichte bei 0.5 V betrachtet. Abbildung 4.12 zeigt die Verteilung der Stromdichte für
die vier D-Peptide. Die linke Grenze der Histogramme stellt die Grenze der Messapparatur
dar. Werte oberhalb von 10 2 A/cm 2 wurden als Kurzschlüsse angesehen und bei der Auswertung
nicht berücksichtigt[106]. Jede Peptidevariante zeigt einen Peak der Verteilung bei
≈ 7.9 · 10 −4 A/cm 2 . Bei den Peptiden CDDD, CDDDD und CDDDDD wurde ein weiterer
Peak bei ≈ 3.2 · 10 1 A/cm 2 gefunden. Durch Anpassung von Gauss-Funktionen wurden