Biosensori amperometrici ad enzima immobilizzato tramite deposizione elettroforetica

La metodica ibrida [1] di realizzazione dei biosensori amperometrici, combinante i vantaggi delle tecniche di immobilizzazione classica (ad es. "enzyme co-crosslinking" [2]) con quelli caratteristici dei polimeri elettrosintetizzati permselettivi [3], costituisce una risposta significativa a talune problematiche associate alla immobilizzazione elettrochimica di enzimi quali l'incompatibilità chimica e/o elettrostatica di diversi enzimi con alcuni polimeri [3-5], il processo di degradazione a cui la membrana polimero/enzima va incontro nel tempo [6,7] e la quantità limitata di enzima che si riesce ad immobilizzare. Sfortunatamente, lo step di immobilizzazione enzimatica, essendo usualmente del tipo "casting", è limitato da uno scarso controllo della distribuzione spaziale dell'enzima e dello spessore dello strato depositato. Al fine di superare tale inconveniente, nel laboratorio degli autori è stata sviluppata una nuova metodica di immobilizzazione enzimatica, qui indicata come deposizione elettroforetica, basata sui ben noti processi di migrazione elettroforetica di polielettroliti anfoteri, quali le proteine, per effetto di un campo elettrico applicato. Questo approccio consente di immobilizzare sulla superficie di un qualsivoglia elettrodo l'enzima di interesse tramite co-crosslinking assistito elettrochimicamente con un controllo sulla deposizione paragonabile a quello offerto dalla tecnica di immobilizzazione elettrochimica. Uno studio delle tecniche di elettrodeposizione e di alcuni importanti parametri chimici quali ad esempio la concentrazione delle proteine e del crosslinker, il pH e la forza ionica del tampone ha permesso una ottimizzazione della metodica di deposizione elettroforetica e conseguentemente la realizzazione di biosensori caratterizzati da elevate prestazioni in termini di sensibilità, stabilità, distribuzione del deposito proteico e suo spessore. Allo scopo di realizzare dispositivi "interference- e fouling-free" si è codepositato sull'elettrodo un polimero permselettivo elettrosintetizzato. In particolare si è verificato sperimentalmente che l'elettrosintesi del polimero può essere condotta prima della deposizione elettroforetica oppure direttamente sull'elettrodo modificato con lo strato proteico. Le proprietà anti-interferenziali osservate con la codeposizione di polimeri non conduttori quali il poli(2-naftolo) o il poli(orto-amminofenolo) evidenziano la possibilità di estendere questo approccio all'analisi di campioni reali. [1] Guerrieri, A.; De Benedetto, G. E.; Palmisano, F.; Zambonin, P. G. Biosensors  Bioelectronics 1998, 13(1), 103 [2] Guerrieri, A.; De Benedetto, G. E.; Palmisano, F.; Zambonin, P. G. The Analyst 1995, 120, 2731 [3] Bartlett, P. N.; Cooper, J. M. J. Electroanal. Chem. 1993, 362, 1 [4] Palmisano, F.; Guerrieri, A.; Quinto, M.; Zambonin, P. G. Anal. Chem. 1995, 34, 1005 [5] Pantano, P.; Kuhr, W. G. Electroanalysis 1995, 7, 405 [6] Geise, R. J.; Adams, J. M.; Barone, N. J.; Yacynych, A. M. Biosensors  Bioelectronics 1991, 6, 151 [7] Centonze, D.; Guerrieri, A.; Malitesta, C.; Palmisano, F.; Zambonin, P. G. Ann. Chim. (Rome) 1992, 82, 219