Modificación y caracterización de sustratos para la optimización de plataformas de bio-reconocimiento

ELISA G. HERRERA; MARÍA F. STRAGLIOTTO; LAURA E. VALENTI; VITOR L. MARTINS; ROBERTO TORRESI; CARLA E. GIACOMELLI

Encuentro; NanoCórdoba 2012; 2012

Los sustratos sólidos modificados con estrategias del tipo bottom-up han sido empleados para una gran variedad de aplicaciones, entre las que se incluye la construcción de plataformas de bio-reconocimiento. Estas plataformas, se basan en la alta afinidad y especificidad de algunas moléculas biológicas (enzimas, antígenos, anticuerpos) a nivel molecular. La capacidad de bio-reconocimiento se logra sólo si se mantiene la estructura 3D y se induce una orientación adecuada de las bio-moléculas sobre el sustrato sólido. Una posibilidad para inducir la orientación del elemento de bio-reconocimiento, es utilizar proteínas His-Tag que presentan una alta afinidad para la formación de complejos con cationes metálicos superficiales. La modificación de los sustratos sólidos con estos cationes se logra a través de un agente quelante que puede estar unido de manera covalente sobre sustratos sólidos funcionalizados o incluido como grupo terminal reactivo de monocapas autoensambladas (SAMs). El objetivo del presente trabajo es modificar y caracterizar sustratos sólidos de oro para incluir cationes Ni(II) utilizando una estrategia del tipo bottom-up a partir de SAMs. Estos sustratos pueden ser utilizados con proteínas His-tag para generar plataformas de bio-reconocimiento electroquímico. Las diferentes etapas de la modificación del sustrato se estudiaron utilizando microbalanza de cristal de cuarzo con monitoreo de la disipación (QCM-D). La caracterización se realizó con espectroscopía Raman aumentada por superficie (SERS), espectroscopía de absorción de rayos X (XANES) en el borde de Ni y medidas de ángulo de contacto. La estabilidad electroquímica se determinó por voltamperometría cíclica (CV) y la capacidad de bio-reconocimiento de la plataforma se evalúo empleando una enzima recombinante proveniente de levaduras marcada con hexahistdina (RgDAAO(His)6). Los experimentos de QCM-D mostraron un aumento en la masa del sustrato sólido como consecuencia de la modificación. Además, se demostró la estabilidad de la modificación frente a lavados con etanol y buffer piridina, los cuales fueron aplicados luego de cada etapa de la modificación. Los experimentos de SERS mostraron la presencia de las bandas correspondientes a las moléculas empleadas en cada etapa de la modificación, mientras que los espectros XANES dan evidencia de la formación de un complejo superficial octaédrico de Ni(II). Las medidas de ángulo de contacto indicaron un aumento en la hidrofobicidad del sustrato. Los CV luego de la modificación mostraron una respuesta electroquímica similar a la de oro. Finalmente, la plataforma de bio-reconocimiento con RgDAAO(His)6 presenta una muy buena respuesta electroquímica, compatible con concentraciones de analito del orden de 1 μM. La estrategia propuesta para la modificación de oro para la construcción de plataformas de bio-reconocimiento basadas en proteínas His-Tag resultó ser simple, versátil y altamente estable. Este trabajo fue financiado por CONICET, SeCyT-UNC y FONCyT.