Conception d'électrodes enzymatiques pour l'élaboration de biopiles glucose/oxygène
Auteur / Autrice : | Géraldine Merle |
Direction : | Christophe Innocent, Sophie Tingry |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Chimie et physicochimie des matériaux |
Date : | Soutenance en 2008 |
Etablissement(s) : | Montpellier 2 |
Mots clés
Résumé
Les biopiles enzymatiques (BFC) capable de convertir le glucose en électricité ont une importance significative comme source d'énergie implantable dans l'organisme. Une BFC consiste en deux bioélectrodes modifiées par l'immobilisation d'enzymes. Le glucose est oxydé à l'anode par la glucose oxydase et l'oxygène est réduit à la cathode grâce à la laccase ou bilirubine oxydase en présence de médiateurs spécifiques. Le procédé d'oxydation et de réduction concomitant aux électrodes produit un courant électrique. Toutefois, deux problèmes doivent être réglés, avant que ces dispositifs puissent être commercialisés : la stabilité enzymatique qui dans la plupart des cas détermine la stabilité opérationnelle de la BFC et la densité de puissance délivrée. L'objectif de ce travail a été de développer des électrodes enzymatiques stables. Différents techniques d'immobilisation de l'enzyme (adsoption, encapsulation, greffage covalent) via le polypyrrole ont été testées. A partir des analyses spectrophotométriques et électrochimiques, les bioélectrodes obtenues à partir du greffage covalent des enzymes ont montré les meilleures performances. L'activité enzymatique nécessite une conformation flexible de l'enzyme, différents espaceurs ont été utilisé pour l'améliorer. Les médiateurs ont été adsorbés puis réticulés entre les enzymes et un hydrogel. Le maximum de puissance délivrée de la BFC est de 20 µW cm-2, à 0. 20 V dans du tampon phosphate pH 7. 4 et reste constant après une période de 45 jours. La remarquable stabilité opérationnelle a été attribué au bras espaceur qui protège les enzymes de déformations conformationnelles