靜電紡絲構建3D光敏生物雜化電極

在本研究中，通過將電紡（e-spun）3D氧化銦錫（ITO）與三聚體超復合光系統I和小的電化學活性蛋白細胞色素c（cyt c）相結合構建了一種生物雜化電極。通過將聚環氧乙烷（PEO）和ITO納米顆粒的混合物靜電紡絲到ITO載玻片上，然后通過燒結復合材料去除PEO，從而形成ITO 3D表面。盡管光系統I僅在這些3D電極上產生很小的光電流，而cyt c與電紡3D ITO的共固定則產生了清晰的光電化學信號。通過控制靜電紡絲時間（10分鐘和60分鐘）來縮減3D ITO層的厚度，從而增強光電流。此外，還分析了不同光照強度下電極的幾個性能參數。

圖1.涉及能級的電子流路徑圖。

圖2.顯示ITO/PEO電紡電極表面的SEM圖像：a）燒結前b）燒結后。白條代表1.0μm。

圖3.30°傾斜電紡ITO層的SEM圖像：a）10分鐘電紡，b）60分鐘電紡電極（白條代表100μm）。c）PBS緩沖液（5.0mM，pH7）中三種不同ITO電極的循環伏安曲線：裸ITO（綠色）、10分鐘（藍色）和60分鐘（紅色）電紡3D ITO電極（掃描速率20mV/s）。

圖4.a）加入cyt c后，在20mW/cm2和-0.1V（vs.Ag/AgCl）下光電流的增強；綠色：e-spun ITO/PSI/cyt c，藍色：e-spun ITO/PSI，紅色：e-spun ITO。b）循環伏安曲線（掃描速率20mV/s）；5mM，pH7 PBS緩沖液，e-spun ITO（藍色），e-spun ITO/PSI（紅色），e-spun ITO/PSI/cyt c（綠色）。

圖5.e-spun ITO/PSI/cyt c的光電流隨著e-spun ITO厚度的增加而降低；10分鐘e-spun ITO/PSI/cytc（藍色），60分鐘e-spun ITO/PSI/cytc（紅色）。光強度：（1）20mW/cm2，（2）40mW/cm2，（3）80mW/cm2（5.0mM PBS緩沖液，pH7，外加電壓：-0.1V（vs.Ag/AgCl））

圖6.3D電紡ITO光敏電極的穩定性。左圖（a）顯示了在20mW/cm2光強度和-0.1V偏置電位（vs.Ag/AgCl）（藍色）以及80mW/cm2光強度和-0.2V偏置電位（vs.Ag/AgCl）（紅色）下生物雜化電極的光電流響應（5.0mM PBS緩沖液，pH7）。中圖（b）顯示了在不同光強度和偏置電位下重復光電流測量的結果（黑色：20mW/cm2光強度和-0.1V偏置電位（vs.Ag/AgCl），紅色：20mW/cm2光強度和-0.2V偏置電位（vs.Ag/AgCl），藍色：40mW/cm2光強度和-0.1V偏置電位（vs.Ag/AgCl），綠色：40mW/cm2光強度和-0.2V偏置電位（vs.Ag/AgCl），洋紅色：80mW/cm2光強度和-0.1V偏置電位（vs.Ag/AgCl），空心圓圈：80mW/cm2光強度和-0.2V偏置電位（vs.Ag/AgCl）。左圖（c）顯示了電紡ITO/PSI/cyt c電極處的光電流密度與入射光功率的關系（30秒白光脈沖，偏置電位：-0.1V（藍色）和-0.2V（紅色）（vs.Ag/AgCl），5.0mM PBS緩沖液，pH7）。