Tesis doctoral de Olaf Rudiger Ortiz
Se ha conseguido inmovilizar la hidrogenasa de desulfovibrio gigas de forma covalente y orientada según su momento dipolar superficial sobre electrodos funcionalizados con aminas aromáticas, pudiéndose medir transferencia electrónica directa. los electrodos de carbono modificados con sales de diazonio demostraron ser la mejor estrategia de cara a producir un aumento de la estabilidad en la inmovilización de la hidrogenasa de d. Gigas, ya que fueron mas estables que los electrodos de oro modificados con sam¿s de tioles y mucho mas estables que los electrodos en los que la enzima simplemente se adsorbía. no obstante, en los electrodos modificados con sales de diazonio se pueden formar multicapas de agente modificador que provocan una disminución en la constante de transferencia electrónica entre enzima y electrodo. la inmovilización de hidrogenasa sobre electrodos de nanotubos de carbono supone un aumento de 33 veces en la densidad de corriente catalítica de oxidación de h2 respecto a los electrodos planos de carbono, debido al mayor recubrimiento enzimático en el primer caso. Además, los electrodos de nanotubos de carbono demostraron una gran estabilidad en condiciones operativas, manteniendo un 80 % de la densidad de corriente después de un mes de funcionamiento continuo. Esto abre las puertas al diseño de celdas de combustible miniaturizadas o de celdas electrolíticas para la producción de h2 utilizando hidrogenasas como electrocatalizadores. Sin embargo, se detectaron problemas de difusión del h2 a través de los bosques de nanotubos de carbono. Una posible mejora en este tipo de electrodos supondría el uso de bosques de nanotubos menos densos para eliminar estas complicaciones difusionales. También se ha demostrado la elevada sensibilidad al hidrógeno de un electrodo de estas características, de cara a su aplicación como biosensores de h2. Se ha estudiado el efecto de la inactivación por o2 en la hidrogenasa de d. Gigas. se ha comprobado electroquímicamente que aparte de los ya conocidos estados inactivos ni-a y ni-b, se forma un estado irreversiblemente inactivo ni-i. Estos resultados se correlacionan bien con los resultados de ftir, asignándose las bandas de ¿(co) a 1936 cm-1 y de ¿(cn=) a 2060 y 2074 cm-1 a este estado irrecuperable. Además, se ha comprobado que es un estado epr silencioso, presumiblemente ni(ii), y por xas se determinó que el ni esta rodeado por 4 azufres en la primera esfera de coordinación sin detectarse ningún oxígeno, a pesar de que solo se forma este estado en presencia de o2. estudiando los mutantes de la hidrogenasa sensora de ralstonia eutropha, se comprobó que la ruptura de la molécula de h2 y transferencia de un protón son necesarias para proporcionar la capacidad sensora a la enzima y que tan solo la unión del h2 al centro activo no es suficiente. No obstante el número de recambio del mutante no es importante para la capacidad sensora, ya que mutantes con un número de recambio muy bajo, como consecuencia de la mutación, mantenían intacta su capacidad sensora. los complejos biomiméticos sintetizados de hidrogenasa de [fefe] modificados con ácidos carboxílicos, no supusieron ninguna mejora en cuanto a las propiedades catalíticas de los mismos en la producción de h2. Aunque se consiguió la inmovilización de uno de los complejos sobre electrodos de carbono, debido a la irreversibilidad de los procesos redox del compuesto y a la poca estabilidad del mismo, el electrodo resultante no pudo ser empleado catalíticamente.
Datos académicos de la tesis doctoral «Preparación y caracterización de electrodos para oxidación/reducción de hidrógeno basados en la actividad de las hidrogenasas.«
- Título de la tesis: Preparación y caracterización de electrodos para oxidación/reducción de hidrógeno basados en la actividad de las hidrogenasas.
- Autor: Olaf Rudiger Ortiz
- Universidad: Autónoma de Madrid
- Fecha de lectura de la tesis: 16/07/2009
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Antonio López De Lacey
- Tribunal
- Presidente del tribunal: claudio Gutierrez de la fe
- Rafael Andreu fondacabe (vocal)
- María Luisa Ferrer pla (vocal)
- Juan Carlos Fontecilla camps (vocal)