La utilidad de los nanotubos de carbono para la preparación de biosensores electroquímicos radica fundamentalmente en el efecto electrocatalítico intenso que este material ejerce hacia los procesos redox de varias moléculas implicadas en esquemas de detección bioelectrónica. Además, las superficies modificadas con nanotubos de carbono se caracterizan por su mayor área activa, que mejora el contacto entre los centros redox de las proteínas y el electrodo, y por su resistencia al ensuciamiento. Las últimas tendencias en esta área se dirigen a la fabricación de híbridos de nanotubos de carbono, por incorporación de otros materiales que mejoren la capacidad de los CNTs para la retención estable de biomoléculas. En este sentido cabe destacar los compósitos de nanotubos de carbono-nanopartículas de oro-Teflon preparados recientemente por nuestro Grupo [1], y el material híbrido basado en la incorporación de un polímero conductor electrónico que se describe en este trabajo. El polímero escogido, poli(3-metiltiofeno) posee una elevada conductividad eléctrica y una buena capacidad para la inmovilización de biomoléculas, debido a la existencia de formas cargadas (polarones), capaces de retener electrostáticamente a los grupos prostéticos de algunas proteínas. Además presenta otras ventajas similares a las de los nanotubos de carbono, como es su actividad electrocatalítica hacia los procesos electroquímicos de NADH, y su elevada superficie.
Los electrodos nanoestructurados con un híbrido de nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNTs) y poli(3-metiltiofeno) (P3MT) muestran un efecto sinérgico en sus propiedades electrocatalíticas y conductoras respecto de las de ambos componentes por separado. Para su preparación, se modifica primero un electrodo de carbono vitrificado, por adsorción de una dispersión de nanotubos de carbono en Nafion y, después, el electrodo CNTs-GCE se sumerge en una disolución de monómero (3MT), y se electropolimeriza por voltamperometría cíclica. Se optimizaron todas las variables implicadas en el crecimiento del polímero observando la respuesta de oxidación del NADH. La caracterización de la superficie de un electrodo de carbono vitrificado nanoestructurado con este material (P3MT-CNTs-GCE) pone de manifiesto que los nanotubos de carbono actúan como un esqueleto nanométrico para la electrodeposición del polímero.
Un importante papel de los electrodos modificados con nanotubos de carbono es lograr una eficiente disminución del sobrepotencial de oxidación del NADH, con el fin de poder construir sensores que posean una alta estabilidad acompañada de una minimización de las interferencias de otros compuestos susceptibles de oxidación electroquímica, junto con una alta sensibilidad y un amplio intervalo lineal. Empleando el electrodo P3MT-CNTs-GCE, se obtienen señales amperométricas rápìdas a +300 mV, alcanzándose la corriente estacionaria en 12 s. Se ha obtenido un calibrado lineal para NADH (r=0.993) en el intervalo 5.0 x10-7 a 2.0 x 10-5 mol l-1 , con una pendiente de (3.0 + 0.1)x106 nA mol-1l. El límite de detección es 1.7 x 10-7 mol l-1 , valor que, por ejemplo, es cien veces menor que el de otra configuración basada en un electrodo modificado con CNTs con azul de toluidina como mediador [2].
Se ha estudiado también la respuesta del electrodo nanoestructurado hacia el citocromo c, una proteína redox considerada un sistema modelo en el estudio de las reacciones bioelectroquímicas de transferencia de carga, y el flavin adenin dinucleotido (FAD), una flavoproteina que juega un importante papel en la función biológica de las oxidorreductasas. Los voltamperogramas cíclicos del citocromo c sobre el electrodo P3MT-CNTs-GCE muestran una respuesta cuasirreversible con una diferencia de potencial anódico-catódico de 63 mV, estando la corriente controlada por difusión. Además puede obtenerse un calibrado de citocromo c por medida de las corrientes amperométricas a 0.0 V. Las respuestas son lineales (r=0.995) en el intervalo 1.0 x 10-7 a 4.0 x 10-5 mol l-1 con una pendiente de (8.3+0.2)x106 nAmol l-1. El límite de detección es 3.0 x 10-8 mol l-1. Además, se alcanza una buena repetibilidad de las señales, con RSD = 3.7% (n=10) a una concentración 5.0 x 10-6 M. En relación al FAD, se obtiene un par redox bien definido con ∆Ep de 79 mV, encontrándose una intensa adsorción de este compuesto a la superficie del electrodo.
Los resultados obtenidos demuestran la utilidad del material híbrido P3MT-CNTs para la preparación de biosensores de deshidrogenasas dependientes del sistema del NAD+, así como de enzimas relacionadas con el cit c y de oxidasas sin mediador.
