The objectives of the doctoral thesis are following: (i) to design carbohydrate/oxygen enzymatic biofuel cells (EBFCs); (ii) to determine the factors limiting the performance of EBFCs; (iii) to characterise the bioelectrochemical properties of the enzymes adsorbed at conductive nanostructures and evaluate the viscoelasticity of these nanostructures. In this work 5-amino-1,10-phenanthroline (5AP) has been found to be the best redox mediator for glucose oxidase (GOx) enzyme among five studied phenanthroline derivatives with different functional groups. Later the 5AP cross-linked with GOx enzyme on a graphite rod electrode (GRE) was employed as an anode while GRE with co-immobilised horseradish peroxidase (HRP) and GOx was exploited as a cathode in order to design a glucose powered EBFC. A positively charged bi-functional thiol, N-(6-mercapto)hexylpyridinium (MHP), was exploited to electrostatically attach the cellobiose dehydrogenase (CDH) enzymes from Corynascus thermophilus (CtCDH) and Humicola insolens (HiCDH) to the gold nanoparticle (AuNP) surface. This coupling enabled a sufficient direct electron transfer between the enzymes and the AuNP-modified gold surface. Therefore, the HiCDH enzyme, showing better performance characteristics, was employed as an anodic biocatalyst in the designing of a mediatorless carbohydrate (glucose or lactose)/oxygen EBFC. The biocathode of the EBFC was based on bilirubin oxidase from Myrothecium verrucaria directly immobilised on the surface... [to full text] / Disertacinio darbo tikslai: (i) sukonstruoti fermentinius angliavandenių/deguonies biokuro elementus (FBKE); (ii) nustatyti FBKE veikimą ribojančius faktorius; (iii) apibūdinti fermentų, adsorbuotų laidžiose nanostruktūrose, bioelektrokatalizines charakteristikas ir įvertinti šių nanostruktūrų viskoelastines savybes. 5-amino-1,10-fenantrolino (5AF) junginys, iš penkių šiame darbe tirtų fenantrolinų junginių besiskiriančių funkcinėmis grupėmis, įvertintas kaip geriausias elektronų pernašos (EP) tarpininkas gliukozės oksidazės (GO) katalizuojamoje heterogeninėje reakcijoje. 5AF junginys kartu su GO fermentu (5AF/GO) buvo panaudotas anodinio elektrodo konstrukcijoje, o atitinkamai bifermentinė krienų peroksidazės (KP) ir GO sistema (KP/GO) – katodinio elektrodo konstrukcijoje. Šie elektrodai panaudoti gliukozės FBKE kūrimui. Teigiamą krūvį turintis bifunkcinis tiolinis N-(6-merkapto)heksilopiridinio (MHP) junginys panaudotas fermentų imobilizacijai aukso nanodalelių (AuND) paviršiuje elektrostatinės sąveikos būdu. AuND paviršiuje imobilizuoti celiobiozės dehidrogenazės (CDH) fermentai, išskirti iš Corynascus thermophilus (CtCDH) ir Humicola insolens (HiCDH) kamienų, sudarė fermentas-AuND sąsają įgalinančią tiesioginę EP. HiCDH fermentas kaip biokatalizatorius pritaikytas anodinio elektrodo konstrukcijoje AuND/MHP/HiCDH kuriant tiesiogine EP paremtus angliavandenių (gliukozės, laktozės)/deguonies FBKE. Bilirubino oksidazė (BO), tiesiogiai imobilizuota AuND paviršiuje (AuND/BO)... [toliau žr. visą tekstą]

Disertacinio darbo tikslai: (i) sukonstruoti fermentinius angliavandenių/deguonies biokuro elementus (FBKE); (ii) nustatyti FBKE veikimą ribojančius veiksnius; (iii) apibūdinti fermentų, adsorbuotų laidžiose nanostruktūrose, bioelektrokatalizines charakteristikas ir įvertinti šių nanostruktūrų viskoelastines savybes. 5-amino-1,10-fenantrolino (5AF) junginys, iš penkių šiame darbe tirtų fenantrolinų junginių besiskiriančių funkcinėmis grupėmis, įvertintas kaip geriausias elektronų pernašos (EP) tarpininkas gliukozės oksidazės (GO) katalizuojamoje heterogeninėje reakcijoje. 5AF junginys kartu su GO fermentu (5AF/GO) buvo panaudotas anodinio elektrodo konstrukcijoje, o atitinkamai bifermentinė krienų peroksidazės (KP) ir GO sistema (KP/GO) – katodinio elektrodo konstrukcijoje. Šie elektrodai panaudoti gliukozės FBKE kūrimui. Teigiamą krūvį turintis bifunkcinis tiolinis N-(6-merkapto)heksilopiridinio (MHP) junginys panaudotas fermentų imobilizacijai aukso nanodalelių (AuND) paviršiuje elektrostatinės sąveikos būdu. AuND paviršiuje imobilizuoti celiobiozės dehidrogenazės (CDH) fermentai, išskirti iš Corynascus thermophilus (CtCDH) ir Humicola insolens (HiCDH) kamienų, sudarė fermentas-AuND sąsają įgalinančią tiesioginę EP. HiCDH fermentas kaip biokatalizatorius pritaikytas anodinio elektrodo konstrukcijoje AuND/MHP/HiCDH kuriant tiesiogine EP paremtus angliavandenių (gliukozės, laktozės)/deguonies FBKE. Bilirubino oksidazė (BO, tiesiogiai imobilizuota AuND paviršiuje (AuND/BO)... [toliau žr. visą tekstą] / The objectives of the doctoral thesis are following: (i) to design carbohydrate/oxygen enzymatic biofuel cells (EBFCs); (ii) to determine the factors limiting the performance of EBFCs; (iii) to characterise the bioelectrochemical properties of the enzymes adsorbed at conductive nanostructures and evaluate the viscoelasticity of these nanostructures. In this work 5-amino-1,10-phenanthroline (5AP) has been found to be the best redox mediator for glucose oxidase (GOx) enzyme among five studied phenanthroline derivatives with different functional groups. Later the 5AP cross-linked with GOx enzyme on a graphite rod electrode (GRE) was employed as an anode while GRE with co-immobilised horseradish peroxidase (HRP) and GOx was exploited as a cathode in order to design a glucose powered EBFC. A positively charged bi-functional thiol, N-(6-mercapto)hexylpyridinium (MHP), was exploited to electrostatically attach the cellobiose dehydrogenase (CDH) enzymes from Corynascus thermophilus (CtCDH) and Humicola insolens (HiCDH) to the gold nanoparticle (AuNP) surface. This coupling enabled a sufficient direct electron transfer between the enzymes and the AuNP-modified gold surface. Therefore, the HiCDH enzyme, showing better performance characteristics, was employed as an anodic biocatalyst in the designing of a mediatorless carbohydrate (glucose or lactose)/oxygen EBFC. The biocathode of the EBFC was based on bilirubin oxidase from Myrothecium verrucaria directly immobilised on the surface... [to full text]