Efecto de la composición de hidrogeles quitosan/mucina en la respuesta analitica de biosensores de oxalato, glucosa y lactato

MARCELO R. ROMERO; TOMÁS BENAVIDEZ; FERNANDO GARAY; ANA M. BARUZZI

Córdoba Capital

Congreso; XVII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2011

CAFQI

Introducción: Los biosensores electroquímicos enzimáticos se basan en la interacción del analito con una enzima que se inmoviliza cerca o sobre la superficie del electrodo de trabajo. Se han diseñado diferentes estrategias de inmovilización [1]. En esta oportunidad la enzima se fija en matrices de hidrogel [2]. Si bien existen numerosos trabajos destinados a mejorar la sensibilidad y estabilidad de biosensores, se desconocen muchas de las variables que controlan estos parámetros [1]. En este trabajo se compara el funcionamiento de biosensores de glucosa, oxalato y lactatoconstruidos en matrices de mucina y quitosan. Se emplea un modelo analítico para simular las respuestas experimentales y evaluar de las variables de cada sistema.Objetivos: Analizar los cambios en los parámetros analíticos de los biosensores estudiados cuando se modifica la composición de la matriz de inmovilización.Describir las diferentes respuestas analíticas en función de las interacciones matriz-enzima y matriz-sustrato de cada sistema.Relacionar los cambios en hinchamiento, constante de distribución y permeabilidad con la respuesta analítica de cada sistema.Resultados: Se prepararon matrices utilizando diferentes porcentajes de mucina y quitosan entrecruzadas con 5% de glutaraldehído. Estas matrices se dividieron en tres grupos diferenciados por la respectiva adición de las enzimas lactato oxidasa, glucosa oxidasa y oxalato oxidasa. Los sensores de glucosa, lactato y oxalato presentaron su máxima sensibilidad cuando se emplearon matrices compuestas por un 30%, 70% y 100% de quitosan, respectivamente. El tiempo de respuesta del sensor de glucosa cambia muy poco con la composición de la matriz, mientras que los sensores de lactato y oxalato presentan respuestas más lentas cuando se incrementa el porcentaje de quitosan de la matriz. Los ajustes de las curvas experimentales indicaron que elefecto en los sensores de lactato y oxalato se debe a una disminución de los coeficientes de difusión de estos analitos en las matrices analizadas.Conclusiones: El desarrollo de un determinado biosensor requiere de una matriz específica cuya composición permita optimizar la estabilidad y funcionamiento de la enzima utilizada. El biosensor de glucosa resultó ser menos sensible al porcentaje de quitosan debido a que este analito no tiene carga. El quitosan es un polímero con carga positiva, mientras que la mucina tiene carga negativa a pH 7. Por esta causa, al modificar la composición de la matriz se cambian también los coeficientes de partición y de difusión de especies aniónicas como el lactato y el oxalato. El coeficiente de difusión de estos aniones disminuye, mientras que la constante de partición aumenta al incrementar el porcentaje de quitosan. Experimentos independientes de permeabilidad y constantes de partición indicaron las mismas tendencias encontradas al ajustar curvas cronoamperométricas con el modelo propuesto en este trabajo.Referencias bibliográficas[1] J. Luong, K. Male y J. Glennon. Biotechnol. Adv.ances, 26, 2008, 492.[2] M. Romero, F. Ahumada, F. Garay y A. Baruzzi. Anal. Chem. 13, 2010. 5568.