Electrode-supported biomembrane for examining electron-transfer and ion-transfer reactions of encapsulated low molecular weight biological molecules

Journal of Physical Chemistry C

Volumn 115, Issue 5, 2011, Pages 2100-2113

  Yao, Wei Wei ^a,b   Lau, Charmaine ^a   Hui, Yanlan ^a   Poh, Hwee Ling ^a   Webster, Richard D ^a  

^a Nanyang Technological University   (Singapore)

^b NANJING UNIVERSITY OF CHINESE MEDICINE   (China)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

AQUEOUS SOLUTIONS; ARTIFICIAL LIPID BILAYERS; BIOLOGICAL MOLECULE; BIOMEMBRANES; COATED ELECTRODES; DIFFUSION CONTROLLED; ELECTROCHEMICAL REACTIONS; ELECTRODE COATING; ELECTRON-TRANSFER; GLASSY CARBON ELECTRODES; ION TRANSFER; LOW MOLECULAR WEIGHT; MULTILAYER MEMBRANES; NAFION FILM; NAFION LAYERS; PROTON TRANSFER REACTIONS; ROBUST MODELS; SCAN RATES; SOLUTION INTERFACE; SUPPORTED MEMBRANE; TRANSFER REACTION; VITAMIN K; VITAMIN-E; VOLTAMMETRIC; VOLTAMMETRIC EXPERIMENTS;

BIOMOLECULES; COATED WIRE ELECTRODES; DIFFUSION COATINGS; ELECTRODES; EXPERIMENTS; GLASS MEMBRANE ELECTRODES; GLASSY CARBON; LIPID BILAYERS; MEMBRANES; MOLECULAR WEIGHT; MULTILAYERS; PHOSPHOLIPIDS; PROTONS; REACTION INTERMEDIATES;

CYCLIC VOLTAMMETRY;

EID: 79952644611     PISSN: 19327447     EISSN: 19327455     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp1096037     Document Type: Article

References (108)

1. Vitamin K and Vitamin K-Dependent Proteins: Analytical, Physiological and Clinical Aspects; Shearer, M. J., Seghatchian, M. J., Eds.; CRC Press: Boca Raton, FL, 1993.
2. Blankenship, R. E. Molecular Mechanisms of Photosynthesis, 1 st ed.; Blackwell Science: Oxford, U.K., 2002.
3. Trumpower, B. L. Function of Quinones in Energy Conserving Systems; Academic Press: New York, 1982.
4. Bard, A. J.; Faulkner, L. R. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications, 2 nd ed.; Wiley: New York, 2001.
5. Rusling, J. F.; Nassar, A.-E. F. J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 11891-11897
6. Nassar, A.-E. F.; Zhang, Z.; Hu, N.; Rusling, J. F.; Kumosinski, T. F. J. Phys. Chem. B 1997, 101, 2224-2231
7. Rusling, J. F. Acc. Chem. Res. 1998, 31, 363-369
8. Armstrong, F. A.; Wilson, G. S. Electrochim. Acta 2000, 45, 2623-2645
9. Hu, N. Pure Appl. Chem. 2001, 73, 1979-1991
10. Jeuken, L. J. C.; Connell, S. D.; Henderson, P. J. F.; Gennis, R. B.; Evans, S. D.; Bushby, R. J. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 1711-1716
11. Scholz, F.; Schröder, U.; Gulaboski, R. Electrochemistry of immobilized particles and droplets; Springer: Berlin, 2005.
12. Dryfe, R. A. W. In Advances in Chemistry and Physics; Rice, R. A., Ed.; Wiley: New York, 2009; Vol. 141, pp 153 - 215.
13. Marken, F.; Webster, R. D.; Bull, S. D.; Davies, S. G. J. Electroanal. Chem. 1997, 437 (1-2) 209-218
14. Tasakorn, P.; Chen., J.; Aoki, K. J. Electroanal. Chem. 2002, 533, 119-126
15. Banks, C. E.; Davies, T. J; Evans, R. G.; Hignett, G.; Wain, A. J.; Lawrence, N. S.; Wadhawan, J. D.; Marken, F.; Compton, R. G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2003, 5, 4053-4069
16. Porter, M. D.; Bright, T. B.; Allara, D. L.; Chidsey, C. E. D. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 3559-3568
17. Diao, P.; Jiang, D. L.; Cui, X. L.; Gu, D. P.; Tong, R. T.; Zhong, B. Chin. Chem. Lett. 1999, 10, 587-590
18. Diao, P.; Guo, M.; Jiang, D.; Jia, Z.; Gu, D.; Tong, R.; Zhong, B. Colloids Surf., A 2000, 175, 203-206
19. Bergren, A. J.; Porter, M. D. J. Electroanal. Chem. 2005, 585, 172-180
20. Bergren, A. J.; Porter, M. D. J. Electroanal. Chem. 2006, 591, 189-200
21. Bergren, A. J.; Porter, M. D. J. Electroanal. Chem. 2007, 599, 12-22
22. Brink, G.; Schmitt, L.; Tampé, R.; Sackmann, E. Biochim. Biophys. Acta, Rev. Biomembr. 1994, 1196, 227-230
23. Williams, L. M.; Evans, S. D.; Flynn, T. M.; Marsh, A.; Knowles, P. F.; Bushby, R. J.; Boden, N. Langmuir 1997, 13, 751-757
24. Cheng, Y.; Boden, N.; Bushby, R. J.; Clarkson, S.; Evans, S. D.; Knowles, P. F.; Marsh, A.; Miles, R. E. Langmuir 1998, 14, 839-844
25. Jenkins, A. T. A.; Boden, N.; Bushby, R. J.; Evans, S. D.; Knowles, P. F.; Miles, R. E.; Ogier, S. D.; Schönherr, H.; Vancso, G. J. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121, 5274-5280
26. Jenkins, A. T. A.; Bushby, R. J.; Evans, S. D.; Knoll, W.; Offenhäusser, A.; Ogier, S. D. Langmuir 2002, 18, 3176-3180
27. Jeuken, L. J. C.; Connell, S. D.; Henderson, P. J. F.; Gennis, R. B.; Evans, S. D.; Bushby, R. J. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 1711-1716
28. Bunjes, N.; Schmidt, E. K.; Jonczyk, A.; Rippmann, F.; Beyer, D.; Ringsdorf, H.; Gräber, P.; Knoll, W.; Naumann, R. Langmuir 1997, 13, 6188-6194
29. Naumann, R.; Schmidt, E. K.; Jonczyk, A.; Fendler, K.; Kadenbach, B.; Liebermann, T.; Offenhäusser, A.; Knoll, W. Biosens. Bioelectron. 1999, 14, 651-662
30. Giess, F.; Friedrich, M. G.; Heberle, J.; Naumann, R. L.; Knoll, W. Biophys. J. 2004, 87, 3213-3220
31. Schiller, S. M.; Naumann, R.; Lovejoy, K.; Kunz, H.; Knoll, W. Angew. Chem., Int. Ed. 2003, 42, 208-211
32. Raguse, B.; Braach-Maksvytis, V.; Cornell, B. A.; King, L. G.; Osman, P. D. J.; Pace, R. J.; Wieczorek, L. Langmuir 1998, 14, 648-659
33. Krishna, G.; Schulte, J.; Cornell, B. A.; Pace, R.; Wieczorek, L.; Osman, P. D. Langmuir 2001, 17, 4858-4866
34. Sinner, E.-K.; Knoll, W. Curr. Opin. Chem. Biol. 2001, 5, 705-711
35. Yao, W. W.; Tan, Y. S.; Low, Y. X.; Yuen, J. S. Y.; Lau, C.; Webster, R. D. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 15263-15271
36. Marchal, D.; Boireau, W.; Laval, J. M.; Moiroux, J.; Bourdillon, C. Biophys. J. 1997, 72, 2679-2687
37. Jiang, D.; Diao, P.; Tong, R.; Gu, D.; Zhong, B. Bioelectrochem. Bioenerg. 1998, 44, 285-288
38. Wu, Z.; Tang, J.; Cheng, Z.; Yang, X.; Wang, E. Anal. Chem. 2000, 72, 6030-6033
39. Zhang, H.; Zhang, Z.; Li, J.; Cai, S. Int. J. Electrochem. Sci. 2007, 2, 788-796
40. Tien, H. T. Prog. Surf. Sci. 1985, 19, 169-274
41. Tien, H. T. J. Phys. Chem. 1984, 88, 3172-3174
42. Wardak, A.; Tien, H. T. Bioelectrochem. Bioenerg. 1990, 24, 1-11
43. Martynski, T.; Tien, H. T. Bioelectrochem. Bioenerg. 1991, 25, 317-324
44. Tien, H. T.; Lojewska, Z. K. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1984, 119, 372-375
45. Yamada, H.; Shiku, H.; Matsue, T.; Uchida, I. J. Phys. Chem. 1993, 97, 9547-9549
46. Cheng, Y.; Schiffrin, D. J. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1994, 90, 2517-2523
47. Wang, H. M.; Wang, E. K.; Tien, H. T.; Ottova, A. L. Bull. Electrochem. 1996, 12, 496-498
48. Sabo, J.; Ottova, A.; Laputkova, G.; Legin, M.; Vojcikova, L.; Tien, H. T. Thin Solid Films 1997, 306, 112-118
49. Bender, C. J. Anal. Biochem. 1997, 253, 196-200
50. Krysiski, P. Adv. Mater. Opt. Electron. 1998, 8, 121-128
51. Asaka, K.; Ottova, A.; Tien, H. T. Thin Solid Films 1999, 354, 201-207
52. Groves, J. T.; Boxer, S. G. Acc. Chem. Res. 2002, 35, 149-157
53. Lahann, J.; Mitragotri, S.; Tran, T.-N.; T.; Kaido, H.; Sundaram, J.; Choi, I. S.; Hoffer, S.; Somorjai, G. A.; Langer, R. Science 2003, 299, 371-374
54. Parker, V. D. J. Am. Chem. Soc. 1969, 91, 5380-5381
55. Svanholm, U.; Bechgaard, K.; Parker, V. D. J. Am. Chem. Soc. 1974, 96, 2409-2413
56. Nanni, E. J., Jr.; Stallings, M. D.; Sawyer, D. T. J. Am. Chem. Soc. 1980, 102, 4481-4485
57. Webster, R. D. Electrochem. Commun. 1999, 1, 581-584
58. Wain, A. J.; Wadhawan, J. D.; France, R. R.; Compton, R. G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2004, 6, 836-842
59. Williams, L. L.; Webster, R. D. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 12441-12450
60. Lee, S. B.; Lin, C. Y.; Gill, P. M. W.; Webster, R. D. J. Org. Chem. 2005, 70, 10466-10473
61. Wilson, G. J.; Lin, C. Y.; Webster, R. D. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 11540-11548
62. Lee, S. B.; Willis, A. C.; Webster, R. D. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 9332-9333
63. Webster, R. D. Acc. Chem. Res. 2007, 40, 251-257
64. Peng, H. M.; Webster, R. D. J. Org. Chem. 2008, 73, 2169-2175
65. Yao, W. W.; Peng, H. M.; Webster, R. D.; Gill, P. M. W. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 6847-6855
66. Peng, H. M.; Choules, B. F.; Yao, W. W.; Zhang, Z.; Webster, R. D.; Gill, P. M. W. J. Phys. Chem. B 2008, 112, 10367-10374
67. Yao, W. W.; Peng, H. M.; Webster, R. D. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 21805-21814
68. Wain, A. J.; Wadhawan, J. D.; Compton, R. G. ChemPhysChem 2003, 4, 974-982
69. Wadhawan, J. D.; Wain, A. J.; Compton, R. G. ChemPhysChem 2003, 4, 1211-1215
70. Hui, Y.; Chng, E. L. K.; Chng, C. Y. L.; Poh, H. L.; Webster, R. D. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 1523-1534
71. Hui, Y.; Chng, E. L. K.; Chua, L. P.-L.; Liu, W. Z.; Webster, R. D. Anal. Chem. 2010, 82, 1928-1934
72. Patel, A.; Netscher, T.; Gille, L.; Mereiter, K.; Rosenau, T. Tetrahedron 2007, 63, 5312-5318
73. Lefevre, T.; Picquart, M. Biospectroscopy 1996, 2, 391-403
74. Small., D. M. J. Lipid Res. 1967, 8, 551-557
75. Asher, S. A.; Pershan, P. S. Biophys. J. 1979, 27, 393-422
76. Lipowsky, R. Nature 1991, 349, 475-481
77. Du, X.; Whallon, J. H.; Hollingsworth, R. I. Langmuir 1998, 14, 5581-5585
78. Kawagoe, K. T.; Garris, P. A.; Wiedemann, D. J.; Wightman, R. M. Neuroscience 1992, 51, 55-64
79. Downey, T. M.; Nieman, T. A. Anal. Chem. 1992, 64, 261-268
80. Ugo, P.; Moretto, L. M. Electroanalysis 1995, 7, 1105-1113
81. Hammerich, O.; Svensmark, B. In Organic Electrochemistry, 3 rd ed.; Lund, H.; Baizer, M. M., Eds.; Marcel Dekker: New York, 1991; Chapter 16.
82. Rieker, A.; Beisswenger, R.; Regier, K. Tetrahedron 1991, 47, 645-654
83. Eickhoff, H.; Jung, G.; Rieker, A. Tetrahedron 2001, 57, 353-364
84. Costentin, C. Chem. Rev. 2008, 108, 2145-2179
85. Novak, M.; Glover, S. A. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 7748-7749
86. Novak, M.; Glover, S. A. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 8090-8097
87. Glover, S. A.; Novak, M. Can. J. Chem. 2005, 83, 1372-1381
88. Novak, M.; Poturalski, M. J.; Johnson, W. L.; Jones, M. P.; Wang, Y.; Glover, S. A. J. Org. Chem. 2006, 71, 3778-3785
89. Wang, Y.-T.; Wang, J.; Platz, M. S.; Novak, M. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 14566-14567
90. Novak, M.; Brinster, A. M.; Dickhoff, J. N.; Erb, J. M.; Jones, M. P.; Leopold, S. H.; Vollman, A. T.; Wang, Y.-T.; Glover, S. A. J. Org. Chem. 2007, 72, 9954-9962
91. Wang, Y.-T.; Jin, K. J.; Leopold, S. H.; Wang, J.; Peng, H. L.; Platz, M. S.; Xue, J.; Phillips, D. L.; Glover, S. A.; Novak, M. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 16021-16030
92. Quan, M.; Sanchez, D.; Wasylkiw, M. F.; Smith, D. K. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 12847-12856
93. Burton, G. W.; Ingold, K. U. Acc. Chem. Res. 1986, 19, 194-201
94. Bowry, V. W.; Ingold, K. U. J. Org. Chem. 1995, 60, 5456-5467
95. Bowry, V. W.; Ingold, K. U. Acc. Chem. Res. 1999, 32, 27-34
96. Traber, M. G.; Atkinson J. Free Rad. Biol. Med. 2007, 43, 4-15
97. Boscoboinik, D.; Szewczyk, A.; Hensey, C.; Azzi, A. J. Biol. Chem. 1991, 266, 6188-6194
98. Tasinato, A.; Boscoboinik, D.; Bartoli, G. M.; Maroni, P.; Azzi, A. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1995, 92, 12190-12194
99. Melton, L. New Sci. 2006, 191, 40-43
100. Azzi, A. Free Radical Biol. Med. 2007, 43, 16-21
101. Wang, X.; Quinn, P. J. Mol. Membr. Biol. 2000, 17, 143-156
102. Scholz, F.; Komorsky-Lovric, S.; Lovric, M. Electrochem. Commun. 2000, 2, 112-118
103. Komorsky-Lovric, S.; Riedl, K.; Gulaboski, R.; Mirceski, V.; Scholz, F. Langmuir 2002, 18, 8000-8005
104. Quentel, F.; Mirceski, V.; L'Her, M.; Mladenov, M.; Scholz, F.; Elleouet, C. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 13228-13236
105. Rayner, D.; Fietkau, N.; Streeter, I.; Marken, F.; Buckley, B. R.; Bulman Page, P. C.; del Campo, J.; Mas, R.; Munoz, F. X.; Compton, R. G. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 9992-10002
106. MacDonald, S. M.; Opallo, M.; Klamt, A.; Eckert, F.; Marken, F. Phys. Chem. Chem. Phys. 2008, 10, 3925-3933
107. Bulovas, A.; Dirvianskyt, N.; Talaikyt, Z.; Niaura, G.; Valentukonyt, S.; Butkus, E.; Razumas, V. J. Electroanal. Chem. 2006, 591, 175-188
108. Abhayawardhana, A. D.; Sutherland, T. C. J. Phys. Chem. C 2009, 113, 4915-4924