Uso de membranas mesoporosas y matrices poliméricas en bioelectrosensores

GONZALEZ GRACIELA ALICIA

Guanajuato

Workshop; Workshop CYTED – RECMET; 2012

Universidad de Guanajuato

Hemos venido trabajando en desarrollar dispositivos capaces de determinar moléculas de interés clínico y medio ambiental en forma directa. Para este fin se han utilizado membranas mesoporosas con el objetivo de utilizar la capacidad de una molécula o ion, basado en su carga y/o tamaño, de atravesar dicha membrana parcialmente bloqueada por un analito, evitando así el uso de marcadores y facilitando la transducción directa de un fenómeno fisicoquímico en una señal eléctrica procesable. Para optimizar el diseño de estos dispositivos nos hemos valido de un modelo computacional capaz de predecir la respuesta electroquímica del mismo.El sistema aquí presentado comprende una celda electroquímica con tres electrodos (trabajo, contra y referencia), en la cual se interpone una membrana porosa de alúmina, el volumen entre el electrodo de trabajo y la membrana se llena con solución buffer y el volumen entre la membrana y el contraelectrodo se llena con una solución electroactiva; se deja que esta solución difunda hacia el electrodo de trabajo a través de la membrana, por lo que la concentración de las especie electroactiva sobre el electrodo de trabajo y cualquier señal eléctrica generada sobre éste, en particular la corriente de pico generada por voltametría cíclica y por voltametría de onda cuadrada, dependerá del tiempo de difusión, de la distancia entre electrodo de trabajo y membrana, y del transporte a través de la membrana. Los iones de la solución electroactiva que logran atravesarla tienen un tamaño menor que sus poros o no interactúan químicamente con ella o con agentes de reconocimiento adsorbidos sobre la misma. Experimentalmente la membrana fue bloqueada mecánicamente empleando barniz aislante o químicamente mediante reacciones de reconocimiento bien caracterizadas como HRP-antiHRP y avidina-biotina.El sistema propuesto para el modelo numérico computacional se ha basado en las ecuaciones de Nernst Plank para el transporte iónico y Poisson para el campo eléctrico, y la corriente en el electrodo de trabajo se determinó mediante la ecuación de Butler Volmer, los resultaron obtenidos se validaron respecto de valores teóricos esperados y experimentales obtenidos, permitiendo además seleccionar los parámetros  óptimos de trabajo experimental.El modelo también se aplicó en el estudio de electrodos modificados por autoensamblado por matrices poliméricas incluyendo reacciones de catálisis enzimática del tipo glucosa-glucosa oxidasa.