Ventajas de la modificación de carbono vítreo con nanotubos de carbono de pared múltiple dispersos en poliarginina en la adsorción y electrooxidación de ácidos nucleicos. Aplicaciones analíticas para la cuantificación de microRNA-21

LÓPEZ MUJICA, MICHAEL; GALLAY, PABLO; GUSTAVO A. RIVAS

Congreso; XI Congreso Argentino de Química Analítica; 2021

A partir de la última década del siglo XX, los biosensores electroquímicos basados en ácidos nucleicos han experimentado un notable desarrollo debido a sus propiedades únicas de biorreconocimiento, a la electroactividad de las nucleobases y a la necesidad creciente de encontrar alternativas para la detección temprana, rápida y amigable de secuencias de interés clínico y ambiental. La incorporación de nanomateriales, como en el caso de otros biosensores, ha tenido un papel preponderante en el desarrollo de genosensores.En este trabajo se discuten las ventajas en la adsorción y electrooxidación de diferentes ADNs sobre electrodos de carbono vítreo (GCE) modificados con una dispersión de nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNTs) dispersos en poliarginina (GCE/MWCNTs-PolyArg). A modo de prueba de concepto, se demuestra la utilidad de la plataforma para la construcción de un genosensor impedimétrico para la cuantificación de microRNA-21.La dispersión de MWCNTs-PolyArg se obtuvo mediante la aplicación de ultrasonido por 5,0 minutos a una mezcla de 0.75 mg de MWCNTs y 1.00 mL de polyarginina 1.00 mg.mL-1, en tanto que GCE/MWCNTs-PolyArg se obtuvo mediante deposición de la dispersión sobre GCE. La adsorción de los ácidos nucleicos se efectuó a potencial de circuito abierto a través de la deposición de la solución de ADN y posterior evaporación del solvente. La señal analítica se obtuvo empleando voltamperometría de barrido lineal en buffer acetato 0,200 M pH 5,00 luego de cambio de medio. Se evaluó la respuesta de DNA de doble hebra de esperma de salmón de manera comparativa sobre GCE y sobre GCE/MWCNTs-PolyArg, encontrándose un significativo incremento en las señales de oxidación de guanina y adenina debido a la presencia del policatión que soporta los MWCNTs, el cual favorece la interacción con el esqueleto de azúcar-fosfato cargado negativamente del ADN. Un comportamiento similar se observó para oligo(dG)11, otro oligo(dA)20 y DNA de doble hebra de timo de ternera. La eficiente adsorción de ADNs sobre GCE/MWCNTs-PolyArg permitió desarrollar, a modo de aplicación, un genosensor impedimétrico para la cuantificación de microRNA-21. La hibridación se llevó a cabo en buffer fosfato 0.050 M, pH=7.40 con NaCl 0.500 M en una cámara húmeda durante treinta minutos, y la transducción de la señal se efectuó mediante espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) utilizando hidroquinona/benzoquinona 1.0 x 10-3 M (en buffer fosfato 0.050 M, pH=7.40 con NaCl 0.500 M) como marcador rédox. La plataforma bioanalítica (GCE/MWCNTs-PolyArg/ADN) demostró ser una interesante alternativa para la determinación y cuantificación de microRNA-21, con un intervalo lineal comprendido entre 1,0 x 10-14 M y 1,0 x 10-12 M, una sensibilidad de (1,5  0,4) x 103 .M-1 y un límite de detección de 3 fM. El genosensor se empleó para la cuantificación de microRNA-21 en muestras enriquecidas de orina, suero y saliva, obteniéndose muy buenos porcentajes de recuperación. Este trabajo demuestra las ventajas de la modificación de GCE con MWCNTs dispersos en PolyArg para la adsorción y posterior electrooxidación de oligonucleótidos cortos y DNA de doble hebra. La asociación de las cargas positivas del policatión que envuelve los MWCNTs y la presencia de las nanoestructuras en la superficie del sensor, permitió lograr un significativo aumento en la adsorción y en la señal de oxidación de guanina. La plataforma resultante también demostró ser útil para el desarrollo de biosensores de hibridación, en este caso tomando microRNA-21 como modelo.