Biosensor electroquímico para la cuantificación de H2O2 basado en el uso de MWCNTs funcionalizados con un polioxometalato tipo Lindqvist

LÓPEZ MUJICA, MICHAEL; SOTOMAYOR-SANTANDER, ILANIA; HERMOSILLA-IBÁÑEZ, PATRICIO; OYARZUN-AMPUERO, FELIPE; MARCELA C. RODRÍGUEZ; VENEGAS-YAZIGI, DIEGO; BOLLO, SOLEDAD; GUSTAVO A. RIVAS

Congreso; XI Congreso Argentino de Química Analítica; 2021

Los polioxometalatos (POMs) son clústeres aniónicos, formados por grupos de óxidos de metales de transición discretos con una gran variedad de tamaños, formas, composición, propiedades físicas y químicas. Una característica muy notable de los POMs es su versatilidad electroquímica debido a los diferentes procesos rédox en los que pueden estar involucrados, tanto por la naturaleza del metal de transición o el heteroátomo, como por el solvente y el pH de trabajo. La capacidad de los POMs de presentar oxidaciones/reducciones multivalentes reversibles, conduce a la formación de especies de valencia mixta con propiedades catalíticas favorables. Dentro de los distintos POMs, los de tipo Lindqvist son los más sencillos estructuralmente y están formados por seis octaedros que comparten un vértice común que es un átomo de oxígeno, el cual se encuentra enlazado a los seis centros metálicos. En este trabajo se desarrolló de un sensor pseudo enzimático para la cuantificación de peróxido de hidrógeno, basado en el uso de un polioxometalato tipo Lindqvist (n-[Bu4-N]2[Mo6O18NC13H9]) funcionalizado con 2-aminofluoreno (POMAF) y nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNTs) (MWCNTs-POMAF). La funcionalización de los MWCNTs con POMAF se obtuvo mezclando 1,0 mg de MWCNTs con 1,0 mg de POMAF en 2,0 mL de 1,3-dioxolano en un baño ultrasónico durante 30 min. El sensor se preparó mediante deposición de la dispersión de MWCNTs-POMAF sobre un electrodo de carbono vítreo (GCE) y posterior evaporación del solvente (GCE/MWCNTs-POMAF). El grupo aminofluoreno colgante presente en el POMAF permite, mediante interacciones de tipo π-stacking, la unión de los anillos en las paredes de los MWCNTs. Los perfiles voltamperométricos de GCE/MWCNTs-POMAF en una solución de buffer fosfato 0,050 M pH 7,40, a diferencia de GCE y GCE/MWCNTs, mostraron un sistema de picos de corriente, catódica a -0,450 V y anódica a -0,396 V, asociado con la cupla Mo(VI)/Mo(V), debido a la presencia del POMAF en la superficie del electrodo. En presencia de peróxido de hidrógeno, se observó un aumento de la corriente catódica y una disminución de la corriente anódica, lo que indicó la actividad catalítica de POMAF. Estos resultados indican que POMAF es una nanozyme con actividad de pseudo-peroxidasa. La respuesta amperométrica ante agregados de H2O2 1,0 x 10-6 M a -0.450 V, mostró una relación lineal entre la corriente y la concentración entre 1,0 µM y 6,0 µM, una sensibilidad de (3,1 ± 0,1) x 105 µA M-1 (r2 = 0.995) y un límite de detección y de cuantificación de 330 nM y 1,0 µM, respectivamente. Se evaluó la reproducibilidad con la misma dispersión, empleando seis plataformas diferentes preparadas en un mismo día, y con diferentes dispersiones dando como resultado 1,2 % y 3,9 % respectivamente. La selectividad del sensor fue evaluada en presencia de ácido ascórbico, ácido úrico y glucosa, no encontrándose interferencia significativa para la cuantificación de H2O2. Los ensayos de recuperación de H2O2 en muestras de leche comercial diluidas 1/10, mostraron un porcentaje de recuperación de 91 %. Los resultados demostraron una importante actividad pseudo-peroxidasa de POMAF y una muy buena performance analítica de GCE/MWCNTs-POMAF, que permitió la cuantificación sensible, reproducible y selectiva de peróxido de hidrógeno, dejando las puertas abiertas para el desarrollo de futuros sensores para la determinación de diversos analitos.