Application de l'électrocatalyse enzymatique à la régénération des cosubstrats
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Abstract EN:
Covalent immobilization of an enzyme on to a carbon electrode provides a surface endowed with both electrochemical and enzymatic activities. The electrochemical and enzymatic sites are brought together at a molecular level by a method of immobilization derived from chemically modified electrodes. This makes possible a synergy between electrochemical and enzymatic reactions, enzymatic electro catalysis. For example, with the same micro-environment for both electrochemical interface and enzymatic molecules, electrochemical regeneration of cosubstrate (e. G. NAD) is possible directly at the same place as its enzymatic consumption (local regeneration). Electrochemical regeneration only needs electricity, a low - cost energy, and does not introduce any additional reactive into a biotechnological process. Its potential has been tested with "electroenzymatic” reactors for regeneration of the natural cosubstrate NAD or an artificial cosubstrate of glucose oxidase in a batch or a plug - flow configuration. Direct immobilization of the enzyme at the electrode surface both maintain the enzymes in the reactor and minimizes the mass - transfer role of the cosubstrate. At the same time, we have shown that the electrochemical transformation of NADH to enzymatically active NAD occurs with an excellent yield.
Abstract FR:
La fixation covalente d'une enzyme à la surface, d'une électrode de carbone procure une surface susceptible à la fois d'activités enzymatique et électrochimique. Le rapprochement au niveau moléculaire des sites enzymatiques et électrochimiques, obtenu par une méthode d'immobilisation dérivée des électrodes modifiées chimiquement, est source d'une véritable synergie entre réactions enzymatique et électrochimique (électrocatalyse enzymatique). Par exemple, une conséquence d'un microenvironnement commun à l'enzyme et à l'interface électrochimique est la possibilité de régénérer par voie électrochimique un cosubstrat, tel le NAD, directement à l'endroit même de son utilisation par l'enzyme (régénération locale). La régénération électrochimique nécessite uniquement de l'énergie électrique, peu coûteuse, et n'introduit aucun réactif supplémentaire dans un procédé biotechnologique. Ses potentialités ont été testées lors de la mise en œuvre de réacteurs "électro-enzymatiques", ouverts ou fermés, avec la régénération du cosubstrat naturel NAD ou d'un cosubstrat artificiel de la glucose oxydase. L'immobilisation de l'enzyme sur l'électrode permet simultanément de maintenir celle-ci au sein d'un réacteur ouvert et de s'affranchir du transfert de masse vis-à-vis du cosubstrat. En parallèle, nous avons démontré que la transformation électrochimique de NADH en NAD enzymatiquement actif se réalise avec un excellent rendement.