Project information
Zavedení techniky skenovacího elektrochemického mikroskopu do výuky oboru analytické biochemie

Objev skenovacího tunelovacího mikroskopu (STM, scanning tunneling microscopy) v roce 1981 otevřel myšlenku pro realizaci podobné metody v oblasti elektrochemie. V roce 1989 skupina kolem A. J. Barda (University of Texas) zkonstruovala skenovací elektrochemický mikroskop (SECM, scanning electrochemical microscopy) umožňující sledovat aktivitu povrchu materiálů při mikroskopickém rozlišení ve 3D [1]. Skenující sondou je v tomto případě (ultra)mikroelektroda s průměrem hrotu od stovek nanometrů až po desítky mikrometrů. Zkoumaný povrch (ne nezbytně elektrochemicky aktivní) se spolu se sondou ponoří do roztoku elektrolytu. Sonda rastrovacím pohybem sleduje povrch v horizontální rovině (X a Y), pro detailnější studium je možné doplnit i třetí rozměr (Z). Proud měřený sondou pak poskytuje informaci o elektrochemické aktivitě povrchu, nebo jeho topografii. Lze tak studovat řadu biologických systémů např. povrchové enzymové reakce [2], redoxní děje v buňkách, fotosyntetické pochody na membránách, živé buňky [3], ale i další procesy jako koroze, rozpouštěcí procesy, apod. Zavedením techniky SECM bude rozšířena teoretická i praktická výuka v předmětu "C4700 Vybrané biochemické metody - cvičení".

Na Masarykově univerzitě technika zatím nebyla dostupná, přitom její relativně jednoduchá instrumentace může velmi dobře a názorně přiblížit studentům principy fungování podstatně složitějších systémů na bázi skenování probou, ať už se jedná o skenovací tunelovací mikroskopii (STM) nebo mikroskopii atomárních sil (AFM). Navíc se studenti blíže seznámí s bioelektrochemickým systémem na vyšší úrovni než běžné enzymové elektrody prezentované v základním biochemickém praktiku.

[1] A.J. Bard, F.R.F. Fan, J. Kwak, O. Lev, Analytical Chemistry, 61 (1989) 132. [2] G. Wittstock, Analytical Chemistry, 69 (1997) 5059. [3] S. Amemiya, J. Guo, H. Xiong, D.A. Gross, Analytical and Bioanalytical Chemistry, 386 (2006) 458.