Preparación y caracterización impedimétricade superficies nanosensorasde óxido de titanio

RINALDI, ANA LAURA; SOBRAL, SANTIAGO; BONETTO M. CELINA; COSCI, SANTIAGO; GONZÁLEZ JORGE, JOSÉ IVÁN; CARBALLO, ROMINA

Rio Cuarto

Encuentro; XXI Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados; 2022

Nano2022

En los últimos años, las películas nanocristalinas de dióxido de titanio (TiO2) han sidoinvestigadas para su uso en diferentes aplicaciones, sobre todo en el diseño de sensores ópticos yelectroquímicos, la construcción de celdas solares e incluso en baterías de carga rápida. En eldiseño de sensores, las moléculas orgánicas se pueden unir a la superficie de TiO2 anclándose através de diferentes grupos funcionales siendo los más empleados los grupos carboxílicos; sinembargo, los ácidos fosfónicos muestran también gran afinidad por estas superficies [1].En este trabajo se discute la preparación de superficies conductoras de TiO2 obtenidas apartir de un proceso en dos etapas: i) la electrodeposición catódica de una película de gel deoxihidróxido de titanio en solución acuosa (TiO(OH)2·xH2O) a partir de un precursor de Ti y (ii) eltratamiento térmico posterior de esta película de gel dando como resultado la formación de unapelícula de TiO2. Los electrodos de TiO2 preparados fueron exhaustivamente caracterizados pormicroscopía SEM, Raman y XPS, mostrando diferencias significativas entre las muestras con y sintratamiento térmico. Se estudiaron los modos de unión y la geometría de adsorción de dosestructuras que contienen grupos fosfatos. Se realizaron mediciones electroquímicas delmodificador (TiO2Np/SPE), sobre electrodos de screenprinting (SPE), de dos moléculas de interésbiológico: adenosina difosfato (ADP) y adenosina trifosfato (ATP), bajo distintas condiciones depH. Se realizaron voltametrías cíclicas y mediciones de impedancia, empleando como cupla redoxFe(CN)6 3-/4- y se observó que solo frente al agregado de distintas concentraciones de ATP en pHácidos se obtiene un aumento significativo de los valores de resistencia de transferencia de carga(Rct) calculados, acompañado de una mayor separación de los potenciales anódicos y catódicosen los picos voltamétricos. Para el sistema TiO2Np/SPE frente a ATP a pH 3,80, los resultadospueden ser ajustados adecuadamente a una ecuación del tipo de isoterma de Langmuir,Rct=Rct,0 + ∆R*[ATP]/(KATP + [ATP]), donde KATP es la constante de equilibrio de unión de fosfato ala superficie de TiO2 [2]. Los resultados son consistentes con la evidencia de una adsorciónespecífica de ATP a la superficie de TiO2Np/SPE a pH 3,80, con alta afinidad (KATP= 3,15 mM), enel rango de concentración de 0,02 a 5,0 mM de ATP, lo cual hace proponer al sistemaTiO2Np/SPE como un potencial sensor impedimétrico a ATP, selectivo aún en presencia de ADP.De esta manera proponemos que es posible, a través del estudio de los modos de unión, lageometría de adsorción de las (bio)moléculas a la superficie, el grado de permeación, el control dela carga superficial y de las interacciones electrostáticas, junto con el minucioso análisis delequilibrio ácido base de las especies iónicas adsorbidas, establecer las condiciones óptimas parael desarrollo de estos sensores. Este conocimiento es esencial para la mayoría de lasaplicaciones, en particular para el diseño racional de bio y nanodispositivos basados enmediciones impedimétricas.REFERENCIAS1. D. Fattakhova-Rohlfing, A. Zaleska, T. Bein, Chem. Rev. 114 (2014) 9487.2. W.A. Marmisolle, D.A. Capdevila, E. de la Llave, F.J. Williams, D.H. Murgida, Langmuir 29(2013) 5351.