Nanociència per millorar els biosensors
En els darrers anys, amb el gran progrés aconseguit en nanociencia i nanotecnologia, cada cop hi ha més interés a explorar les característiques úniques i les aplicacions tecnològiques potencials de diverses estructures. Molts nanomateriales han estat adreçats a disminuir el sobrepotencial alt en l'oxidació del ß-nicotinamida adenina dinucleòtid (NADH, un cofactor en deshidrogenases depenents de NAD+/NADH), reduir al mínim l'alteració de la superfície, i millorar la cinètica de la transferència electrònica. Depenent de la grandària, de la forma i de la seva esctructura interna, les nanopartículas freqüentment mostren propietats físiques i químiques úniques.
En la present investigació hem modificat elèctrodes amb materials de carboni elèctricament conductors per a estudiar l'oxidació de NADH, amb interès per al desenvolupament de biosensores amperomètrics. L'ús de materials de carboni, concretament CNT (nanotubs de carboni), CNF (nanofibres de carboni) i CMP (micropartícules de carboni), com a modificadors d'elèctrodes té avantatges en termes de les noves propietats electrocatalítiques. Al mateix temps aquests materials, d'un cost raonable, proporcionen als sensors més estabilitat.
En el cas dels CNT i els CNF hi ha diferències estructurals significants. El CNF consisteix en capes de grafit apilades, o bé en un angle perpendicular o paral·lel a l'eix del tub, amb un diàmetre nanomètric i sense buits, però amb moltes vores en la paret externa. Els CNT poden tenir dues estructures: de paret simple i de paret múltiple. Els CNT de paret simple comprenen una llàmina de grafit cilíndrica de diàmetre nanomètric tancada pels seus extrems hemisfèrics. Els CNT de paret múltiple comprenen diverses desenes de inconmensurables cilindres concèntrics d'aquestes llàmines grafítiques amb un espai entre capes d'entre 0.3 i 0.4 nm.
A causa de les característiques úniques dels CNF i els CNT existeix un rang ampli per a les seves aplicacions. L'estabilitat tèrmica i química, l'elevada àrea superficial, la resistència óhmica baixa i les propietats superficials són les úniques característiques que són explotades quan els CNF i els CNT són usats com materials de suport catalític.
S'han estudiat les propietats de CNT, CNF i CMP com a materials dopants per a sensors electroquímics. L'eficiència d'aquests materials (abans o després de tractaments àcids), mentre són usats com a electrocatalitzadors en sensors electroquímics, és investigada per a la detecció de NADH usant voltametría cíclica (CV). En aquest treball, els materials de carboni tant tractats com no tractats químicament van ser usats com a modificadors de superfícies d'elèctrodes de carboni vitrificat (GC) i d'or (Au).
La sensibilitat dels sensors (GC i Au) modificats amb ambdós materials, tractats i sense tractar, ha estat profundament estudiada. Les eficiències de la resposta dels elèctrodes modificats de GC i Au amb CNF i CMP, usant dimetilformamida (DMF) com a agent dispersant són significativament diferents a causa de les característiques físiques i químiques peculiars de cada material dopant. S'ha observat diverses diferències entre les activitats electrocatalítiques dels elèctrodes modificats amb els CMs sobre l'oxidació de NADH.
La pel·lícula de CNF millora la tranferència d'electrons durant el procés d'oxidació de NADH minimitzant el potencial a +0.352 V. A més, per a aquests elèctrodes han estat observats corrents més alts per al pic d'oxidació de NADH. Les diferències mostrades en les reactivitats electroquímiques dels eléctrodes modificats amb CNF i CMP representen interès per a aplicacions futures en biosensors. Aquest treball encara és en procés de desenvolupament en els nostres laboratoris.
Referències
"Carbon nanofiber vs. carbon microparticles as modifiers of glassy carbon and gold electrodes applied in electrochemical sensing of NADH". Briza Pérez, Manel del Valle, Salvador Alegret i Arben Merkoçi. TALANTA 74 (2007) 398-404.
