Open Access

Johannes Gladisch, David Sarauli, Daniel Schäfer, Birgit Dietzel, Burkhard Schulz, Fred Lisdat

• Es wurde ein dreidimensionales Polymerfasernetzwerk aufgebaut, charakterisiert und anschließend daran das Enzym Pyrrolochinolinchinon-abhängige Glukosedehydrogenase (PQQ)GDH gebunden. Das Polymerfasernetzwerk wurde durch Elektrospinnen einer Mischung des Polymers Polyacrylnitril und verschiedener leitfähiger Polymere der Polyanilin-Familie auf Indium-Zinn-Oxid-Elektroden aufgebracht. Die so hergestellten Fasermatten erwiesen sich bei mikroskopischen Untersuchungen gleichförmig präpariert und die Faserdurchmesser bewegten sich im Bereich weniger hundert Nanometer. Das Redoxpaar Kaliumhexacyanoferrat (II/III) zeigte an diesen Polymer-Elektrodenstrukturen eine quasi-reversible Elektrochemie. Bei weitergehenden Untersuchungen an den enzymmodifizierten Fasern ((PQQ)GDH) konnten unter Substratzugabe (Glukose) bioelektrokatalytische Ströme nachgewiesen werden. Das Fasernetzwerk fungiert hier nicht nur als Immobilisierungsmatrix, sondern als auch als Teil des Signalwandlers.
• A three-dimensional polymeric electrode structure was developed, characterized and subsequently coupled with the enzyme pyrroloquinoline quinone-dependent Glucosedehydrogenase (PQQ)GDH. The polymeric fiber network is produced by means of electrospinning from mixtures of polyacrylonitrile (PAN) and three different sulfonated poylanilines on top of ITO electrodes. The mats are uniform in their overall appearance; average diameters of the fibers produced are in the range of a few hundred nanometers. These polymeric structures can be shown to allow electrochemical conversions as verified with the ferri-/ferrocyanide redox couple. In addition, application in bioelectrocatalysis can be demonstrated. For two of three selected blends of PAN with sulfonated polyanillines, a well-defined bioelectrochemical response is obtained upon covalent fixation of PQQ-GDH to the fiber network and subsequent addition of substrate glucose. The electrospun matrix does not only act here as an immobilization support, but at the same time as a transducing element.