Immobilisierung

Ergebnisse und Diskussion
4.2 Synthese und Charakterisierung einer leitfähigen Zwischenschicht
(Dendrimermatrix)
Im Zuge der Arbeit ist es notwendig Enzyme im Allgemeinen und das FNR – Enzym im
Besonderen an Oberflächen zu binden. Die Bindung muss spezifisch und gerichtet sein, damit
ein effektiver Elektronentransfer zwischen dem Redoxrelais und dem Enzym gewährleistet
werden kann. Zusätzlich soll auf einen diffusiblen Redoxmediator verzichtet werden, der bei
Messungen immer hinzugegeben werden muss. Diffusible Redoxmediatoren sind zur Untersuchung
von Kinetiken nützliche Werkzeuge, aber zur Optimierung von Sensorsystemen gehören
sie zu den ersten Variablen, die ersetzt, bzw. deren Eigenschaften von intelligenten
Oberflächen ausgefüllt werden müssen [75] .
Damit muss die organische Matrix, in der das FNR – Enzym immobilisiert wird, folgende
Eigenschaften aufweisen:
- Bindungsbildung zu einer Sensoroberfläche
- Selektive und stabile Bindung des FNR – Enzyms
- Elektronentransfer von dem reaktiven Zentrum zum Detektor
- Stabilisierung des FNR – Enzyms im aktiven Zustand
In der Chemie gibt es neben der Modifizierung von Goldoberflächen ein breites Spektrum
von Analysenmethode, die spezifisch an solchen Oberflächen zum Einsatz kommen. Für die
vorliegende Arbeit haben sich vor allem elektrochemische und SPR-spektroskopische Verfahren
geeignet. Zur Immobilisierung der Moleküle wird auf die Thiol – Gold – Bindung zurückgegriffen.
Weiterhin wird resultierend aus Ergebnissen der vorangegangenen Arbeiten,
wieder mit den Chelatliganden gearbeitet. Ein geeigneter Redoxmediator ist Viologen, das in
anderen Arbeiten u.a. zur Reduktion von Sauerstoff verwendet wurde. Es ist mit einem Redoxpotential
von E= -0.446 mV vs NHE (für Methylviologen) ein stabiler Einelektronenmediator
und kann über organische Modifikationen an Oberflächen oder andere Moleküle gebunden
werden. Wird das Viologen modifiziert, ändert sich das Formalpotential des Elektronenübergangs.
Dadurch ist es möglich ein großes elektrochemisches Fenster mit dieser Verbindung
abzudecken, solange die richtigen Modifikationen vorgenommen werden.
Um diese drei unterschiedlichen Eigenschaften in einem Molekül zu vereinen, kommt
man nicht umhin, Makromoleküle zu verwenden, die eine große Anzahl von Seitenketten tragen
und unterschiedlich modifiziert werden können. Für die Auswahl der Makromoleküle
kommen prinzipiell zwei verschiedene Typen infrage:
66