Caracterización de Nanobioestructuras a partir de Espectroscopia de Impedancia Electroquímica

ANA RINALDI; PAULA DABAS; ROMINA CARBALLO

Mendoza

Congreso; VII Congreso Argentino de Química Analítica; 2013

Los nuevos desafíos que se plantean en el campo de los detectores electroquímicos, en particular biosensores, apuntan a la preparación de electrodos basados no sólo en la inmovilización de enzimas redox, sino más bien en (nano) construcciones que mimeticen las condiciones en las cuales estas maquinarias biológicas actúen de manera más eficiente. En este trabajo se presenta el diseño de una metodología analítica que permite estudiar los procesos (redox, afinidad por ligandos, permeoselectividad) que ocurren en entornos confinados, a fin de optimizar los requerimientos para el funcionamiento de, por ejemplo, biosensores. La espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS) es una técnica analítica no invasiva que puede utilizarse como herramienta para la caracterización estructural de membranas poliméricas complejas y los mecanismos de transferencia de carga que allí ocurren [1,2]. Aplicando una perturbación senoidal de potencial eléctrico (V) de frecuencia variable (ω) se registra la respuesta en corriente (i) de una celda electroquímica. El cociente V/i (impedancia: Z) varía con ω en una forma que está relacionada con las propiedades del material, la cual es interpretada aplicando modelización con circuitos equivalentes (RC). Se construyeron distintos modelos de superficies nanoestructuradas: i) aquellos que determinan nanoporos, a partir de polímeros generados electroquímicamente sobre electrodos de carbón vítreo y de oro, y ii) los que incluyen sitios catalíticos, altamente eficientes por la incorporación de nanomateriales, obtenidos mediante autoensamblado de polielectrolitos y nanopartículas metálicas, combinados con ferroceno y/o enzimas redox (Laccasa) para evaluar distintos procesos catalíticos y de transferencia de carga. Se analizaron los comportamientos de los mismos mediante técnicas electroquímicas clásicas (voltametría cíclica) y EIS, evaluando el efecto sinérgico de combinar catalizadores biológicos y químicos, en su respuesta frente a diversos analitos (ligandos, sustratos naturales, inhibidores, facilitadores). La constante de velocidad de transferencia de electrones aparente (Kapp) para cada situación fue estudiada en la región de altas frecuencias del espectro de EIS, aplicando la ecuación Kapp=RT/(n2F2ARctC) [3,4], confirmando el efecto potenciador de combinar metales de transición y nanopartículas. Mientras que los valores de resistencia en el transporte iónico permitieron evaluar las características permeoselectivas de los nanoporos.