Nanociencia para mejorar los biosensores
En años recientes, con el gran progreso hecho en nanociencia y nanotecnología, el interés está aumentando en explorar las características únicas y las aplicaciones tecnológicas potenciales de varias estructuras. Muchos nanomateriales han sido dedicados a disminuir el sobre potencial alto en la oxidación de ß-nicotinamida adenina dinucleótido (NADH, un cofactor en deshidrogenasas dependientes de NAD+/NADH), reducir al mínimo la alteración de la superficie, y mejorar la cinética de transferencia electrónica. Dependiendo del tamaño, de la forma y de su esctructura interna, las nanopartículas frecuentemente muestran propiedades físicas y químicas únicas.
En la presente investigación hemos modificado electrodos con materiales de carbono eléctricamente conductores para estudiar la oxidación de NADH, con el interés para el desarrollo de biosensores amperométricos. El uso de materiales de carbono, concretamente CNT (nanotubos de carbono), CNF (nanofibras de carbono) y CMP (micropartículas de carbono), como modificadores de electrodos tiene ventajas en términos de las nuevas propiedades electrocatalíticas. Al mismo tiempo dichos materiales, de un costo razonable, proporcionan a los sensores más estabilidad.
En el caso de los CNT y los CNF hay diferencias estructurales significantes. Los CNF consisten en capas de grafito apiladas o bien en un ángulo perpendicular o paralelo al eje del tubo, con un diámetro nanométrico y sin huecos, pero con muchos bordes en la pared externa. Los CNT pueden tener dos estructuras: de pared simple y de pared múltiple. Los CNT de pared simple comprenden una hoja de grafito cilíndrica de diámetro nanométrico cerrado por sus extremos hemisféricos. Los CNT de pared múltiple comprenden varias decenas de inconmensurables cilindros concéntricos de estas hojas grafíticas con un espaciamiento de capa de 0.3-0.4 nm.
Debido a las características únicas de CNF y CNT existe un rango amplio para sus aplicaciones. La
estabilidad termal y química, la alta área superficial, la resistencia óhmica baja, y las propiedades superficiales, son las únicas características que son explotadas cuando CNFs y CNTs son usados como materiales de soporte catalítico.
Se han estudiado las propiedades de CNT, CNF y CMP como materiales dopantes para sensores electroquímicos. La eficiencia de estos materiales (antes o después de tratamientos ácidos), mientras son usados como electrocatalizadores en sensores electroquímicos, es investigada para la detección de NADH usando voltametría cíclica (CV). En este trabajo, los materiales de carbono tratados químicamente y no tratados fueron usados como modificadores de superficies de electrodos de carbon vítrificado (GC) y de oro (Au).
La sensibilidad de los sensores (GC y Au) modificados con ambos materiales, tratados y sin tratar, ha sido profundamente estudiada. Las eficiencias de la respuesta de los electrodos modificados de GC y Au con CNF y CMP, usando dimetilformamida (DMF) como agente dispersante son significativamente diferentes debido a las características físicas y químicas peculiares de cada material dopante. Varias diferencias entre las actividades electrocatalíticas de los electrodos modificados con los CMs sobre la oxidación de NADH han sido observadas.
La película de CNF mejora la tranferencia de electrones durante el proceso de oxidación de NADH minimizando el potencial a +0.352 V. Además, para estos electrodos, han sido observadas corrientes más altas para el pico de oxidación de NADH. Las diferencias mostradas en las reactividades electroquímicas de los eléctrodos modificados con CNF y CMP representan interés para aplicaciones futuras en biosensores. Este trabajo esta todavía en proceso de desarrollo en nuestros laboratorios.
Referencias
"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 y Arben Merkoçi. TALANTA 74 (2007) 398-404.
