高丽大学机械工程系Sungsoo Na课题组--漆酶在石墨烯界面上的固定化：直接电子转移和分子动力学研究

       生物催化剂中的直接电子转移（DET）和电极界面处生物催化剂的相互作用是电化学设备发展的关键问题。与高性能复合电极相比，基于石墨烯的电极具有出色的导电性、材料特性和低成本，因此备受关注。漆酶（LAC）是一种具有高催化活性的氧还原酶，可应用于阴极，然而LAC的固定化以及LAC和石墨烯之间形成反应界面很少被研究。在这项研究中，使用循环伏安法和电化学阻抗谱电话学实验，并且确定了石墨烯与Au和碳纳米管的比，其氧还原率最多增加了1.57倍。此外，DET速率表明，石墨烯在固定的LAC上的行为更为有效。此外，吸收的形态是可视化的，并应用计算方法来验证原子级的结合位点、方向、结构和结合亲和力。使用不同的疏水氨基酸对T1 Cu位点的轴向配体进行突变，并比较了突变对界面相互作用的影响。根据我们的实验和理论结果，在无关键结构变化的情况下，LAC在石墨烯上的固定作用要强于在带电表面上的固定作用。

       Fig. 1 裸露和LAC吸附电极的SEM图像：（a）裸Au SPE电极，（b）裸Au/CNT，（c）裸GPH SPE，（d）含LAC的Au，（e）含LAC的Au/CNT，以及（f）含LAC的GPH。比例尺表示500 nm，酶单体的直径约为10nm。

       Fig. 2（a）裸金、用CNT修饰的Au以及裸GPH电极的循环伏安曲线。（b）吸收LAC后的循环伏安曲线。扫描速率为50 mV/s，使用空气饱和的PBS缓冲液（pH 4.5）。

       Fig. 3 使用Laviron方法确定随扫描速率变化的ET速率。（a）Au-LAC，（b）Au/CNT-LAC和（c）GPH-LAC，扫描速率以20 mV/s的间隔从10至150 mV/s。插图：峰值电流密度和峰值电势与扫描速率（v，mV/s）的线性相关。

       Fig. 4 在0.1 M PBS中记录的CV，pH = 4.5，扫描速率50 mV/s：（a）裸露和LAC固定的Au，（b）裸露和LAC固定的Au/CNT，（c）裸露和LAC固定的GPH。虚线表示空气饱和缓冲液测试，实线表示O2饱和缓冲液测试。 

　　相关研究成果于2020年由高丽大学机械工程系Sungsoo Na课题组，发表在Applied Surface Science（doi.org/ 10.1016/j.apsusc.2020.146378）上。原文：Immobilization of laccase on a graphene interface: Direct electron transfer and molecular dynamics study