Immobilisierung

Stand der Technik
Dadurch kann das Protein im Raum diffundieren und zusätzlich ist nur wenig Platz vorhanden,
was im lokalen die Viskosität des Wassers etwas heraufsetzt. Dadurch wird die Umgebung,
ähnlich einer Zelle, imitiert, was das Enzym weiter stabilisiert [40] .
Eine weitere Möglichkeit der ungerichteten Immobilisierung ist die Bindung von Cysteingruppen
in der Peripherie des nativen Enzyms an Goldoberflächen [41] . Auch hier ist wieder
ein großer Verlust der Aktivität zu erwarten durch die Denaturierung der Enzyme, bei Kontakt
mit der Oberfläche.
Die nächste Möglichkeit ist die Verknüpfung von funktionellen Gruppen der Oberfläche,
die im Vorfeld auf der Oberfläche synthetisiert werden, mit denen, die auf der Peripherie des
Enzyms liegen. Zu dieser Technik gibt es verschiedene Ansätze die von der jeweiligen Elektrodenoberfläche
abhängig sind. Wählt man als Ausgangsmaterial eine Glas- oder Siliciumoberfläche
befindet man sich in der klassischen organischen Chemie. Die jeweiligen Siliciumatome
an der Phasengrenze müssen durch Oxidationsprozesse aktiviert werden, wodurch
im Allgemeinen Hydroxyde entstehen. Diese können durch klassische Verknüpfungsreaktionen
mit funktionalisierten Silanen oder anderen reaktiven Kohlenstoffverbindungen weiter
aufgebaut werden. Ziel ist es in jedem Fall eine terminale Gruppe zu haben, die mit milden
chemischen Methoden weiter reagiert. So eignet sich besonders die EDC/NHS –Chemie zur
Synthese von Amiden [25] . Dabei muss auf der Elektrodenoberfläche eine terminale organische
Säure vorhanden sein, die durch die Reaktion zu einem Succinimidylester wird, der unter
milden Bedingungen mit primären Aminen reagiert, wie sie im Lysin vorliegen. Lysin ist eine
Aminosäure, die mit einer Häufigkeit von >10 % in Proteinen vorkommt [42] . Weitere Gruppen,
die zu einer Bindungsbildung verwendet werden können sind Isothiocyanate [43] , Aldehyde
[44] oder Epoxide [15,45] .
Eine weitere Methode ist die Verwendung von Carbonsäuren, die auf dem Protein durch
die beiden Aminosäuren Aspartat und Glutamat exponiert werden und mit zu den häufigsten
Aminosäureresten auf den Oberflächen gehören. Auch hier werden wieder milde Kupplungsreagenzien,
wie Carbonyldiimidazol (CDI), verwendet werden um die Aminosäuren zu aktivieren
und dann auf eine mit Aminen modifizierte Oberfläche zu geben [46] . Allerdings kann
bei dieser Methode die Vernetzung der Proteine untereinander, durch Reaktion mit den Aminen
auf der Proteinoberfläche anderer Proteine, auftreten, was die Aktivität der einzelnen Proteine
herabsetzt.
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