Adsorption de protéines sur une électrode de dioxyde d’étain polarisée anodiquement en présence d’ions chlorure

Protein adsorption at anodically polarised tin dioxide electrodes in chloride containing solutions

¹ CNRS-UPR 15, Laboratoire Interfaces et Systèmes Électrochimiques (LISE), Université P. et M. Curie, Paris, France
² UMR 6600 CNRS, Université de Technologie de Compiègne, Biomécanique et Génie Médical, Compiègne, France

Auteur de correspondance : huc@ccr.jussieu.fr

Reçu : 29 Novembre 2005
Accepté : 24 Février 2006

Résumé

L’oxydation électrochimique des ions chlorure produit l’acide hypochloreux qui est un oxydant puissant. Cette réaction est utilisée pour protéger, vis-à-vis des biosalissures, des dispositifs optiques immergés en milieu marin, la réaction se déroulant sur une électrode transparente en dioxyde d’étain. Après une séquence sous polarisation, la fenêtre optique reste exempte de salissures pendant une à deux semaines. Nous avions précédemment recherché, sans succès, la formation éventuelle de composés inorganiques chlorés. Nous étudions actuellement la possibilité d’une contribution de la matière organique ayant interagi avec l’acide hypochloreux produit sous polarisation. Celui-ci peut en effet réagir avec des molécules biologiques comme les protéines et les modifier. Nous avons choisi ici comme protéine modèle l’albumine du sérum bovin (BSA). Son adsorption sur SnO₂ a été étudiée in situ à l’aide d’une microbalance à quartz en fonction de sa concentration volumique, de la concentration en ions Cl^- et du potentiel appliqué. Les milieux d’étude sont soit des solutions de BSA, soit du sérum de veau fœtal SVF, additionnés de NaCl 0,5 M pour se rapprocher des conditions de l’eau de mer. Sous polarisation à +1,5 V/ECS, la BSA s’adsorbe notablement, avec un bon accord entre les mesures in situ par microbalance et ex situ, par des tests biologiques et des analyses XPS. Ces dernières révèlent la présence de chlore dans le film organique, suggérant la formation de groupements chloramine qui pourraient constituer l’agent antisalissure.

Abstract

Hypochlorous acid, a powerful oxidising agent, is readily obtained by electrochemical oxidation of chloride ions. This reaction is used to protect underwater optical instrumentation against biofouling, seawater electrolysis taking place at a conductive and transparent tin dioxide coating. After an anodic polarization sequence, the window was seen to remain free of biofouling for one or two weeks. A purely inorganic origin of this effect was firstly under consideration (as hydroxochloride formation) but it had to be ruled out. Another way is to consider the interaction of organic matter with hypochlorous species electrochemically produced. In this work, bovine serum albumin (BSA) was taken as a protein model. Quartz crystal microbalance (QCM) was used to study BSA adhesion on SnO₂ as a function of BSA, chloride bulk concentrations and applied potential. NaCl concentration was adjusted to 0.5 M by adding NaCl to simulate natural seawater. At +1.5 V/SCE, the working conditions for active antifouling protection, BSA is found to be strongly adsorbed on SnO₂. A good agreement is obtained between in situ QCM measurements and ex situ biological tests and XPS analyses. The latter show that chlorine is present in the organic layer at the SnO₂ surface, suggesting the formation of chloramine groups with likely antifouling properties.