Bioelektrokatalytische sensor detecteert nitroaromaten op natuurlijke wijze

Mitochondriën, de ‘energiecentrales’ van levende cellen, zijn tevens uiterst gevoelige detectoren voor TNT en aanverwante explosieven op basis van nitroaromaten. In JACS leggen onderzoekers van St. Louis University (VS) uit hoe je dit meetprincipe omwerkt tot een praktisch bruikbare biosensor.

De werking is gebaseerd op het feit dat mitochondriën vrij eenvoudig kunnen worden geblokkeerd door diverse inhibitoren, zoals het antibioticum oligomycine. Nitroaromaten werken in zo’n geval als ‘ontkoppelaar’: ze maken de inhibitie ongedaan en starten de energieproductie weer op.

Dit is zichtbaar te maken met een soort miniatuur-biobrandstofcel, waarin je mitochondriën de anodereactie laat katalyseren. In de praktjk bestaat hij uit een velletje (geleidend) carbonpapier waarop je mitochondriën aanbrengt die van tevoren met oligomycine zijn behandeld. Er gaat een laagje gasdoorlatend Nafion-membraan overheen dat de mitochondriën op hun plek houdt.

Inderdaad blijkt deze biobrandstofcel iineens veel meer elektrische energie te gaan produceren wanneer er een nitroaromaat (in dit geval nitrobenzeen) door het membraan diffundeert.

Nadeel van het systeem is dat de reactie tamelijk traag op gang komt. Daar staat het voordeel tegenover dat de sensor zijn eigen stroom opwekt en het dus ook doet zonder batterijen.

bron: St. Louis University