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Selective Peptide Binders to the Perfluorinated Sulfonic Acid Ionomer Nafion

Schmidt, Dimitry 1; Gartner, Patrizia 2; Berezkin, Ivan 1; Rudat, Jens 3; Bilger, Maximilian 3; Grünert, Tom 3; Zimmerer, Nadine 4; Quarz, Philipp 4; Scharfer, Philip 4; Brückel, Julian 5; Jung, André P. 5; Singh, Pooja 6; Pooja, Pooja 6; Meier, Benno ORCID iD icon 6; Stahlberger, Mareen ORCID iD icon 1,7; Schabel, Wilhelm 4; Bräse, Stefan 5,7; Lanza, Gisela 2; Nesterov-Mueller, Alexander 1
1 Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für Produktionstechnik (WBK), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
3 Institut für Bio- und Lebensmitteltechnik (BLT), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
4 Lichttechnisches Institut (LTI), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
5 Institut für Biologische und Chemische Systeme (IBCS), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
6 Institut für Biologische Grenzflächen (IBG), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
7 Institut für Organische Chemie (IOC), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)

Abstract:

Fuel cells used for transport applications hold polymer membranes as a key element. Their efficiency can be significantly increased if structured ion channels are implemented at the molecular level into the proton-conducting membrane. New functional molecules with selective affinity for ionomers are needed to obtain such a membrane design. This study presents a method to screen for selective peptide binders to perfluorinated sulfonic acid ionomers, e.g., Nafion using ultra-high density peptide arrays with a spot size of up to 30 µm. First, the ionomer dispersion is incubated with the peptide chip containing 56014 randomly chosen 6-mer peptides. Afterward, the peptide chip is washed. The peptide WIWHCW with the helix structure is identified as a selective binder to Nafion. The invariant amino acids responsible for binding are also determined using a peptide chip approach. The specific binding pocket of WIWHCW is formed by histidine and tryptophan. Its dissociation constant to the ionomer is measured at ≈140 µM.


Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000158638
Veröffentlicht am 12.05.2023
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Biologische Grenzflächen (IBG)
Institut für Biologische und Chemische Systeme (IBCS)
Institut für Bio- und Lebensmitteltechnik (BLT)
Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT)
Institut für Organische Chemie (IOC)
Institut für Produktionstechnik (WBK)
Lichttechnisches Institut (LTI)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsjahr 2023
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 1616-301X, 1616-3028
KITopen-ID: 1000158638
HGF-Programm 43.31.02 (POF IV, LK 01) Devices and Applications
Erschienen in Advanced Functional Materials
Verlag Wiley-VCH Verlag
Seiten Article no: 2214932
Vorab online veröffentlicht am 04.05.2023
Schlagwörter biologicalization, fuel cells, Nafion, peptide binders, perfluorinated
Nachgewiesen in Web of Science
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