Sensores electroquímicos para la cuantificación de peróxido de hidrógeno y glucosa basados en el uso de nanotubos de carbono de pared múltiple exfoliados con batocuproín disulfonato

GALLAY, PABLO; MARCELA C. RODRÍGUEZ; EGUÍLAZ, MARCOS; GUSTAVO A. RIVAS

Congreso; XI Congreso Argentino de Química Analítica; 2021

Los nanomateriales han tenido un papel muy importante en el desarrollo de biosensores electroquímicos debido a sus múltiples ventajas tanto en la construcción de las plataformas bioanalíticas como en la transducción de eventos de (bio)reconocimiento1. Particularmente, el uso de nanotubos de carbono (CNTs) ha demostrado ser una estrategia exitosa debido a sus excelentes propiedades. Sin embargo, a pesar de estas propiedades, los CNTs requieren un paso previo de funcionalización, el cual tiene dos objetivos principales, exfoliar las nanoestructuras y conferirles propiedades particulares dependiendo del agente dispersante2. En este trabajo se propone el desarrollo de sensores amperométricos para peróxido de hidrógeno y glucosa basados en nanotubos de carbono (CNTs) tomando ventaja del doble rol de batocupropin disulfonato (BCS) como agente dispersante de nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNTs) y como agente acomplejante de Cu(II). La plataforma analítica se obtuvo mediante deposición de una dispersión de MWCNTs funcionalizados no covalentemente con BCS (MWCNTs-BCS, 0.5 mg de MWCNTs con 1.0 mg.mL-1 BCS en agua, ultracavitación por 10 minutos), seguido de la preconcentración de Cu(II) a potencial de circuito abierto a través del acomplejamiento superficial con el BCS que soporta los MWCNTs (GCE/MWCNTs-BCS/Cu). El sensor resultante fue empleado para la cuantificación de peróxido de hidrógeno a 0.400 V, a través de la oxidación catalizada por el cobre presente en la superficie del electrodo, con un intervalo lineal entre 5.0 x 10-7 M y 7.4 x 10-6 M, una sensibilidad de 24.3 mA.M-1, y un límite de detección de 0.2 M. La reproducibilidad obtenida para 5 electrodos modificados con la misma dispersión de MWCNTs-BCS fue 7,1%. La determinación de peróxido de hidrógeno en muestras de leche enriquecidas, arrojaron excelentes porcentajes de recuperación. La posterior incorporación de la enzima glucosa oxidasa (GOx) sobre GCE/MWCNTs-BCS/Cu seguida por la inmovilización de Nafion (Naf) (GCE/MWCNTs-BCS/Cu/GOx/Naf), permitió la construcción de un sensor amperométrico para la cuantificación sensible y selectiva de glucosa con un intervalo lineal entre 5.0 x10-6 M y 4.9 x10-4 M, una sensibilidad de (477  3) A.M-1 y un límite de detección de 2M3. La reproducibilidad, obtenida a partir de la sensibilidad de 5 biosensores, fue 9,3% usando la misma dispersión de MWCNTs-BCS. El biosensor propuesto fue usado exitosamente para la cuantificación de glucosa en muestras de leche y en bebidas comerciales, obteniéndose un muy buen acuerdo con los valores reportados. Las plataformas propuestas en este trabajo representan una alternativa simple, reproducible, sensible y selectiva para desarrollar sensores de peróxido de hidrógeno y glucosa competitivos, con interesantes aplicaciones prácticas en muestras sin pretratamiento, sin el requerimiento de sofisticados instrumentos o complicados protocolos. El éxito de estas plataformas es el resultado de una eficiente integración de MWCNTs, que ofrecen una gran superficie y la robustez necesaria para la eficiente inmovilización de BCS y GOx; BCS que permite la desagregación de las nanoestructuras de carbono y la preconcentración del catalizador; y Cu, que cataliza eficientemente la oxidación de peróxido de hidrógeno.