STUDIO XPS DELL’INFLUENZA DELLE CONDIZIONI SPERIMENTALI SULLA
IMMOBILIZZAZIONE DI GLUTAMMATO DEIDROGENASI (GDH) SU Si/SiO2 DI
IMPIEGO IN BIOSENSORI
M.R.Guascitoa, C.Malitestaa, L.Longob, G.Vasapollob
a
Laboratorio di Chimica Analitica, Dipartimento di Scienza dei Materiali, bDipartimento di
Ingegneria dell’Innovazione
Università di Lecce, Via Arnesano, 73100 Lecce
L’importanza della spettroscopia fotoelettronica a raggi X (XPS) nello sviluppo di biosensori
ad enzima immobilizzato è ormai testimoniata da numerose applicazioni [1, 2, 3]. Nel caso
dell’immobilizzazione elettrochimica, per esempio, preziose informazioni sulla struttura
chimica del film intrappolante sono state ottenute e correlate con alcune caratteristiche
analitiche del biosensore [2].
Anche l’elemento biologico di riconoscimento può essere significativamente caratterizzato
con XPS, praticamente non distruttiva anche su materiali così delicati. La quantità di enzima
immobilizzato, direttamente determinabile mediante più complesse procedure che usano di
marcatori radioattivi [4] o fluorescenti [5], può essere stimata attraverso una accurata
valutazione delle specie chimiche dell’N e del C [6] e/o l’uso di tecniche di derivatizzazione
chimica accoppiata a XPS [1]. Persino la disposizione dell’enzima sulla superficie elettrodica
[7] può essere evidenziata utilizzando tutta l’informazione disponibile negli spettri XPS.
Anche l’immobilizzazione covalente di proteine a superfici solide ha beneficiato delle
capacità della tecnica XPS. In questo caso l’impiego della tecnica può fornire informazioni
non solo sul dispositivo finale, ma anche aiutare a caratterizzare i numerosi stadi necessari di
derivatizzazione superficiale in termini di decorso effettivo della reazione, coverage/resa,
identità delle unità biologiche immobilizzate, ecc.
Recentemente è stata riportata l’immobilizzazione di monostrati di GDH, ancora attiva,
covalentemente ancorata a un substrato Si/SiO2 [8]. Risultati preliminari relativi alla
caratterizzazione XPS di tale sistema sono stati presentati [9]. Nella presente comunicazione
vengono dettagliatamente illustrate le informazioni ottenute dall’indagine XPS su ciascuno
degli stadi di derivatizzazione chimica (silanizzazione, reazione con dialdeide, ancoraggio
dell’enzima) necessari per legare covalentemente GDH al substrato. Esse mostrano che nel
range di concentrazioni utilizzate il grado di ricoprimento non è elevato né nello stadio di
silanizzazione né in termini di proteina alla fine della procedura. Inoltre la reazione di
formazione della base di Schiff coinvolge verosimilmente una forma oligimerica della
dialdeide. Le interazioni elettrostatiche tra le molecole di proteina ( e quindi il pH) sembrano
governare la quantità di enzima immobilizzato.
1. A. Glidle, T. Yasukawa, C.S. Hadyoon, N. Anicet, T. Matsue, M. Nomura, J. M.
Cooper, Anal. Chem. 75 (2003) 2559
2. F. Palmisano, C. Malitesta, D. Centonze, P.G. Zambonin, Anal. Chem. 67 (1995) 2207
3. M. N. Mar, B.D. Ratner, S. S. Yee, Sens. Act. B54 (1999) 125
4. P. N. Bartlett, Z. Ali, V. Eastwickfierd, J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1 88 (1992)
2677
5. J. H. Wang, L.W. Ruddok, A. E. G. Cass, Biosens. Bioelectron 9 (1994) 647
6. A. Griffith, A. Glidle, G. Beanson, J. M. Cooper, J. Phys. Chem. B 101 (1997) 2092
7. G.E. De Benedetto, C. Malitesta, C.G. Zambonin, J. Chem. Soc., Faraday Trans. 90
(1994) 1499
8. G. Vasapollo e altri, Phys. Rev. E 67 (2003) 41902
9. C.Malitesta, L.Longo, G.Vasapollo, SCI2003, XXI Congresso Nazionale della SCI,
Torino 22-27 giugno 2003, Atti, Vol.2, p. AN-CP-056
