Visualization of local biocatalytic activity using scanning electrochemical microscopy

Die Aktivität der in einem Polymer an einer Oberfläche immobilisierten PQQ-abhängigen sGDH wurde mittels SECM in Gegenwart von Gukose und/oder Maltose visualisiert. Um einen detaillierteren Einblick in die Antwort der Enzym/Polymer-Mikrostruktur zu bekommen, wurde diese in Rasterpunkte unterteilt, wobei jeder Rasterpunkt wie ein individueller Mikrosensor behandelt wurde. Um die Antwort der Mikrosensoren auf Glukose und/oder Maltose zu beschreiben, wurde eine Gleichung für die Oberflächenantwort entwickelt. Das Verhältnis zwischen den Koeffizienten der Glei-chung wurde untersucht, und ein neuronales Netzwerk mit den erhaltenen Daten der SECM-Scans trainiert. Damit gelang es, nahezu beliebige Gemische von Glucose und Maltose zu quantifizieren. Zusätzlich wurde die Aktivität von gentechnisch veränderten Hefezellen mittels Constant-Distance-SECM detektiert. Ferner konnte das Constant-Distance-SECM zur Herstellung von Kohlenstofffaser-Ultramikroelektroden genutzt werden.The activity of PQQ dependent sGDH immobilized within a polymer on a surface was visualized using SECM in presence of the enzyme substrates glucose and/or maltose. For a deep insight into the response of the enzyme/polymer microstructure, the microstructure was divided into grid points. Each point in the grid was considered as an individual microsensor. A response surface equation was derived to describe the response at each microsensor in presence of glucose and/or maltose. The relationship between coefficients in the response surface equation was studied. Furthermore, a neural network was trained with the data obtained from the SECM scans and discrimination between glucose and maltose in a mixture was achieved. In addition, the activity of genetically modified yeast cells was detected using constant distance SECM. Moreover, constant-distance SECM was used for the fabrication of carbon fiber ultramicroelectrode