MOIRAGHI RAQUEL
Congresos y reuniones científicas
Título:
Funcionalización de carbono grafítico con nanopartículas de oro y aplicaciones en biosensórica
Autor/es:
CARRION E.; ANGULO S.; IGLESIAS R.; MOIRAGHI R.; SIMONELLA L.; COMBA F.
Lugar:
Bahia Blanca
Reunión:
Encuentro; XXII Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados (NANO 2023); 2023
Resumen:
Este trabajo se basa en el desarrollo de un transductor electroquímico nanoestructurado para su aplicación en el desarrollo de un biosensor enzimático amperométrico de configuración geométrica
coplanar y uso descartable. Esta plataforma está basada en la incorporación de nanopartículas de Au (AuNps) sobre electrodos de carbono grafítico (ECG) a partir de la reducción potenciostática del HAuCl4(ac). La electrosíntesis fue realizada en un solo paso y en pocos segundos. Esta modificación superficial del ECG con las AuNps confiere propiedades electrocatalíticas hacia la oxido-reducción del H2O2. A partir de experimentos voltamperométricos se comprobó una disminución significativa de los sobrepotenciales tanto para la oxidación como para la reducción del H2O2 además de un incremento de las señales electroanaliticas (corriente faradaica) en dos órdenes de magnitud para los electrodos de carbono nanoestructurados (ECG -AuNps) en relación a los electrodos desnudos (ECG -bare). Mediante estudios voltamperométricos y a un potencial de -100 mV (vs electrodo de referencia Ag/AgCl) se estima un incremento de la señal para la
reducción del H2O2 de 20 veces de ECG-AuNps respecto a la obtenida para ECG-bare. Mientras que para la oxidación a +650 mV el incremento encontrado fue de 25 veces para el electrodo nanoestructurado en
relación al no modificado con el nanomaterial. Dichas superficies electródicas también se caracterizaron mediante estudios voltamperométricos con hidroquinona y Fe(CN)6-3/-4. Para ambos casos se observó un incremento en la reversibilidad electroquímica de la superficie electródica funcionalizada con AuNps con respecto ECG. Los electrodos fueron caracterizados mediante microscopía electrónica de barrido y análisis elemental por espectroscopía de energía dispersiva. Se evidenció la presencia de nanoestructuras esferoidales de Au de alrededor de 100 nm incrustadas en el carbono grafítico. Debido a la actividad electrocatalítica de las AuNps hacia la óxido-reducción de H2O2 ECG-AuNps se utilizó como plataforma de anclaje biomolecular para el diseño, construcción y optimización de biosensores electroquímicos para la cuantificación de glucosa. Es decir, que mediante la inmovilización de la enzima generadora de H2O2 glucosa oxidasa (GOx), estos electrodos nanoestructurados fueron utilizados como transductores electroquímicos para el desarrollo y optimización de un bioelectrodo amperométrico para la cuantificación de glucosa. La señal electroanalítica utilizada fue la oxidación del H2O2 producido durante la etapa de regeneración de GOx, lográndose un incremento de la sensibilidad bioanalítica en presencia de
AuNPs en más de un orden de magnitud en relación a los electrodos desnudos. Se obtuvo de esta forma una detección de glucosa sensible, selectiva y rápida, lo que permitiría el eventual empleo de estas
plataformas bioanalíticas para la cuantificación directa en muestras lácteas. Esta alternativa sintética de electrodeposición de AuNps en un solo paso sobre ECG resulta ser un protocolo de nanoestructuración simple, económico y potencialmente escalable industrialmente para el
desarrollo de transductores amperométricos con excelentes propiedades electrocatalíticas para su aplicación en biodetección utilizando enzimas oxidasas generadoras de H2O2. Esta estrategia posibilita también obtener un mejor control de la cantidad así como también tamaño, y forma de las AuNPs electrodepositadas, sobre todo en relación a la síntesis química clásica, evitando también soluciones y adyuvantes. En este sentido también cabe aclarar que la geometría de electrodos planos tipo chip además permitiría lograr protocolos productivos más reproducibles y prácticos en relación a la vía de funcionalización electródica por drop casting (previa síntesis química).
coplanar y uso descartable. Esta plataforma está basada en la incorporación de nanopartículas de Au (AuNps) sobre electrodos de carbono grafítico (ECG) a partir de la reducción potenciostática del HAuCl4(ac). La electrosíntesis fue realizada en un solo paso y en pocos segundos. Esta modificación superficial del ECG con las AuNps confiere propiedades electrocatalíticas hacia la oxido-reducción del H2O2. A partir de experimentos voltamperométricos se comprobó una disminución significativa de los sobrepotenciales tanto para la oxidación como para la reducción del H2O2 además de un incremento de las señales electroanaliticas (corriente faradaica) en dos órdenes de magnitud para los electrodos de carbono nanoestructurados (ECG -AuNps) en relación a los electrodos desnudos (ECG -bare). Mediante estudios voltamperométricos y a un potencial de -100 mV (vs electrodo de referencia Ag/AgCl) se estima un incremento de la señal para la
reducción del H2O2 de 20 veces de ECG-AuNps respecto a la obtenida para ECG-bare. Mientras que para la oxidación a +650 mV el incremento encontrado fue de 25 veces para el electrodo nanoestructurado en
relación al no modificado con el nanomaterial. Dichas superficies electródicas también se caracterizaron mediante estudios voltamperométricos con hidroquinona y Fe(CN)6-3/-4. Para ambos casos se observó un incremento en la reversibilidad electroquímica de la superficie electródica funcionalizada con AuNps con respecto ECG. Los electrodos fueron caracterizados mediante microscopía electrónica de barrido y análisis elemental por espectroscopía de energía dispersiva. Se evidenció la presencia de nanoestructuras esferoidales de Au de alrededor de 100 nm incrustadas en el carbono grafítico. Debido a la actividad electrocatalítica de las AuNps hacia la óxido-reducción de H2O2 ECG-AuNps se utilizó como plataforma de anclaje biomolecular para el diseño, construcción y optimización de biosensores electroquímicos para la cuantificación de glucosa. Es decir, que mediante la inmovilización de la enzima generadora de H2O2 glucosa oxidasa (GOx), estos electrodos nanoestructurados fueron utilizados como transductores electroquímicos para el desarrollo y optimización de un bioelectrodo amperométrico para la cuantificación de glucosa. La señal electroanalítica utilizada fue la oxidación del H2O2 producido durante la etapa de regeneración de GOx, lográndose un incremento de la sensibilidad bioanalítica en presencia de
AuNPs en más de un orden de magnitud en relación a los electrodos desnudos. Se obtuvo de esta forma una detección de glucosa sensible, selectiva y rápida, lo que permitiría el eventual empleo de estas
plataformas bioanalíticas para la cuantificación directa en muestras lácteas. Esta alternativa sintética de electrodeposición de AuNps en un solo paso sobre ECG resulta ser un protocolo de nanoestructuración simple, económico y potencialmente escalable industrialmente para el
desarrollo de transductores amperométricos con excelentes propiedades electrocatalíticas para su aplicación en biodetección utilizando enzimas oxidasas generadoras de H2O2. Esta estrategia posibilita también obtener un mejor control de la cantidad así como también tamaño, y forma de las AuNPs electrodepositadas, sobre todo en relación a la síntesis química clásica, evitando también soluciones y adyuvantes. En este sentido también cabe aclarar que la geometría de electrodos planos tipo chip además permitiría lograr protocolos productivos más reproducibles y prácticos en relación a la vía de funcionalización electródica por drop casting (previa síntesis química).
