Aplicación de un diseño experimental de superficie de respuesta al desarrollo de una plataforma bienzimática para la determinación ultrasensible de glucosa.

VIRGINIA VASCHETTI ; ALEJANDRO TAMBORELLI; BENJAMÍN VIADA; MICHAEL LÓPEZ MUJICA; MARLEN GUTIERREZ-CUTIÑO, DIEGO VENEGAS-YAZIGI; GUSTAVO RIVAS; PATRICIO HERMOSILLA-IBÁÑEZ; PABLO DALMASSO

San Juan Capital

Congreso; XII Congreso Argentino de Química Analítica; 2023

Los biosensores electroquímicos son herramientas analíticas que garantizan resultados rápidos e in situ en numerosas áreas de estudio como el diagnóstico clínico. En esta rama de la Química Analítica, la investigación actual se centra en el desarrollo de sensores altamente selectivos y sensibles debido a la baja concentración, en fluidos corporales, de marcadores específicos de una enfermedad en sus inicios. Así, es relevante proponer estrategias simples de diseño que permitan amplificar las señales electroquímicas, incrementando la sensibilidad de detección de los biosensores.En este contexto, el presente estudio detalla la construcción de un biosensor bienzimático para glucosa a partir de un diseño experimental de superficie de respuesta. Para tal fin, se preparó un nanomaterial híbrido por sonicación (30 min) en base a 2,0 mg mL-1 de nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNT) y 0,5 mg mL-1 de una nueva base de Schiff modificada con ácidos fenilborónicos (SB-dBA). Luego de la modificación de electrodos de carbono vítreo (GCE) con MWCNT–SB-dBA, se procedió a inmovilizar sobre la superficie una mezcla de glucosa oxidasa (GOx) y peroxidasa de rábano picante (HRP), preparada en buffer fosfato 0,500 M pH = 7,4, a través de la interacción entre los ácidos borónicos presentes en la base y los grupos cis-diol de las glicomoléculas.El diseño experimental basado en una metodología de superficie de respuesta (RSM) permitió llevar a cabo un estudio sistemático de las variables relevantes involucradas en el desarrollo del sensor bioenzimático, para así alcanzar aquellas condiciones óptimas que proporcionen la mejor performance analítica. Se utilizó un diseño central compuesto rotable considerando 3 variables independientes en 3 niveles: i) concentración de HRP, ii) concentración de GOx y iii) tiempo de inmovilización de las enzimas. La variable dependiente seleccionada fue la respuesta amperométrica del sistema HRP/H2O2/HQ luego de la adición de glucosa, siendo hidroquinona (HQ) el mediador rédox. En la bioplataforma propuesta, la GOx catalizó la oxidación de la glucosa a gluconolactona y H2O2, mientras que la HRP redujo al peróxido generado, siendo regenerada vía la oxidación catalítica de HQ a Q. En tanto, la reducción electroquímica a -50 mV de Q sobre la superficie del transductor condujo a un incremento de la corriente catódica. La presencia de HRP y MWCNTs, los cuales facilitaron la transferencia electrónica, además de un diseño optimizado del biosensor, propiciaron una marcada mejora de la sensibilidad y una reducción del límite de detección.Así, el sensor bioenzimático desarrollado exhibe un diseño simple y eficaz que facilita la detección ultrasensible y selectiva de un analito significativo en el diagnóstico clínico. Más aún, el diseño mediante RSM sirve como base para difundir su empleo en el diseño racional de (bio)sensores electroquímicos de notable performance analítica.