Способ приготовления водородного ферментного электрода

 

СПОСОБ ПРИГОТОВЖНИЯ ВОДОРОДНОГО ФЕРМЕНТНОГО ЭЛЕКТРОДА, включающий иммобилизацию гидрогеназы на углероде, формиро.вание электрода, активацию электрода в атмосфере во- , дорода, отличающийся тем, что, с цепью повышения активности электрода, вначале проводят формирование электрода, далее электрод активируют поляризацией в атмосфере кислорода при потенциалах 0,4-(-0,1)В, осуществляют иммобилизацию гидрогеназы , а активацию электрода в атмосфере водорода ведут при потенциале 0 ,05-(-0,1)В. g (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ иниссн ю

РЕСПУБЛИК

3 Я) G 01 N 33/48

ГОСУДАРСТ8ЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧМРЫТЮ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н свтовснонт свидвтвъствт (21) 3430664/28-13 (22) 25.02.82 (46) 07.08.84. Бюл. В 29 (72) А.И.Ярополов, А.А.Карякин, Н.А.Зорин, С.Д.Варфоломеев и И.Н.Гоготов (71) МГУ им. М.В.Ломоносова и Институт фотосинтеза АН СССР (53.)616.07(088.8) (56) 1. Mizugushi 3., Suzuki S., Takahashi F. Biochemical reaction

cell. — Baill Tokyo. Institut Technol, 1967, В 78, р. 27-33.

2. Авторское свидетельство СCCP по заявке В 2899925/26, 28.01.81 (прототип).

„„80„„1107050 А (54) (57) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВОДОРОДНОГО ФЕРХЕНТНОГО ЭЛЕКТРОДА, включающий иммобилизацию гидрогеназы на углероде, формирование электрода, активацию электрода в атмосфере во-, дорода, отличающийся тем, что, с целью повышения активности электрода, вначале проводят формирование электрода, далее электрод активируют поляризацией в атмосфере кислорода при потенциалах 0,4-(-0, 1)В, осуществляют иммобилизацию гидрогеназы, а активацию электрода в атмосфере водорода ведут при потенциалеО, 05- (-О, 1) В.

1 1107050 1

Изобретение относится к биохимии, к увеличению суммар в частности к способам приготовления иммобилизованной r водородного ферментного электрода на. Иммобилизацию ги основе иммобилизованной гидрогеназы. роде проводят, сорб

Использование иммобилизованной его раствора в ацет гидрогеназы как катализатора элект- или трис-(оксиметил рохимического окисления молекулярно- татном буфере при р го водорода является одним из наибо- дение иммобилизации лее перспективных направлений совре- формирования. электр менной биоэнергетики. Эффективность 10 бежать инактивирующ окисления водорода зависит от свойств фермент органическо электрода н определяется в значитель- Активацию электр ной степени способом его изготовле- поляризации в атмос ния. потенциале от -0,05

Известен способ приготовления во» 15 Предлагаемым спо дородного ферментного электрода, электрод со следующ

I представляющего собой систему иэ ческими характерист платиновой пластины и раствора, со- окисления молекуляр держащего гидрогейазу и метилвиоло- О, 1В, максимальная ген Г1 3.

20 при данном потенциа

Недостатком известного способа Пример 1. является низкая активность приготов- геназы. Фермент пол ленного электрода. фототрофной бактер

Известен также способ приготовле- persicina. Для это ния водородного ферментного электро- г шают ультразвуком, да, включающий иммобилизацию гидро- су при 75 О С для уд геназы на углероде, формирование бильных белков, фра электрода и его активацию в атмосфе- . том аммония и выдел ре водорода (2 3. матографней на фен

Недостатком известного способа является также низкая активность полученного электрода.

Цель изобретения - повышение активности электрода.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу приготовления водородного ферментного электрода, включающему иммобилизацию гидрогеназы на углероде, формирование элект- 40 рода, активацию электрода в атмосфере водорода, вначале проводят формирование электрода, далее электрод активируют поляризацией в атмосфере кислорода при потенциалах 0,4-(-0, 1)В осуществляют иммобипизацию гидрогеназы, а активацию электрода в атмосфере водорода ведут при потенциале

-О, 05-(-0, 1) В.

Способ осуществляют следующим образом.

Злектрод формуют из сажи извест" ным способом путем нанесения смеси сажи с фторопластовым лаком в ацетоне на и or а нтов по ожк рф

Дополнительная стадия поляризации электрода в атмосфере кислорода при потенциале 0,4-(-0,1)В приводит ной активности идрогеназы. дрогеназы на электируя фермент из атном, фосфатном

)-аминометанацеН 6,0-8,0. Провепосле стадии ода позволяет изего действия на го растворителя. ода ведут путем фере водорода при

В до -0,1В . собом получают ими электрохимииками: потенциал ного водорода плотность тока ле 1,5 мА/см .

Получение гидроучают из клеток ии Thiocapsa voseoro клетки разрунагревают биомасаления термолакционируют сульфаяют фермент хроилсефарозе и ДЕАЕцеллюлозе. Получают препарат гидрогеназы с удельной активностью

10 мкмоль Н /мин мг белка.

Пример 2. К 10 мг сажи ПМ105 добавляют 0,1.мл раствора фтороп ласта на 1 мл ацетона. Сажу суспендируют в растворе фторопласта и наносят на пирографитовый стержень длиной 2,5 см диаметром 1 мм. Изготовленный электрод помещают в раствор 015 М фосфатного буферного раствора рН 7,0, насыщенного кислородом, и выдерживают при потенциале +0,4 В в течение 5 мин. Затем электрод 2-3 раза промывают фосфатным буфером и помещают в 0,3 мл раствора гидрогеназы в фосфатном буфере (рН 7,0) с содержанием белка 5 мгlмл. Сорбцию фермента на поверхность электрода проводят в течение 1 сут. Затем электрод помещают в раствор фосфатного буфера (рН 7,0), насыщенного водородом, и активируют в течение 30 мин при потенциале -О, 1 В. Полученный таким способом электрод имеет следующие характеристики: плотность тока окисления водорода 1,5 МА/см при потенциале +О, 1 В.

Пример 3. К 10 мг сажи ПМ105 добавляют О, 1 мл раствора фтороз 1107050 4 пласта Ф-42 л в ацетоне, содержаще- ного водородом, и активируют в тече» го 1О мг фторопласта на 1 мл ацето- ние 30 мин при потенциале -0 05В. на. Сажу суспендируют в растворе Полученный электрод имеет следующие фторопласта и наносят на пирографи- . характеристики: плотность тока окистовый стержень длиной 2, 5 см и диа- ления водорода 1, 5 мА/см при потенметром 1 мм. Изготовленный электрод циале +О, 1Â. помещают в раствор О, 15 М фосфатного буфера с рН 7,0, насыщенного кис- Полученный электрод может быть лородом, и выдерживают при потенциа- использован при разработке биохимиле -О, 1В в течение 5 мин. Затем элект.1б ческих источников тока, а также для род 2-3 раза промывают фосфатным бу- анализа водорода в газовых смесях. фером и помещают в 0,3 мл раствора Использование предлагаемого спогидрогеназы в фосфатном буфере соба приготовления водородного фер(рН 7,0) с содержанием белка 5 мг/мп. ментного электрода в практике позвоСорбцию фермента на поверхность лит получать элементы с коэффициенэлектрода проводят в течение 1 сут. том полезного действия (КПд) 0,92, Затем электрод помещают в раствор в то время как КПД элемента IIo изфосфатного 6yhepa (рН 7,0), насыщен- вестному способу равен 0,8.

Составитель И. Хрусталева

Редактор А. Козориз Техред Ж. Кастелевич Корректор В ° сутяга

Заказ 5749/30 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4