Determinación electroquímica de Cu(II) empleando electrodos de carbono vítreo modificados con nanotubos de carbono y polihistidina

P. D. DALMASSO; M. L. PEDANO; G. A. RIVAS

Rosario

Congreso; XVIII Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica; 2013

Universidad Nacional de Rosario, Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas.

Introducción: Durante los últimos años la detección ambiental de metales pesados es materia de gran relevancia debido a la mayor comprensión de los efectos perjudiciales de los mismos en los ecosistemas y para la salud humana. Cu(II) es un micronutriente esencial que presenta un papel complejo y esencial en varios procesos biológicos. Sin embargo, el consumo excesivo de dicho catión puede ser altamente tóxico para el organismo.1,2 Asimismo, Cu(II) es un contaminante peligroso en aguas residuales que provienen de las actividades mineras y los procesos industriales metalúrgicos.3 Por lo tanto, el monitoreo del nivel de Cu(II) en muestras ambientales es de relevancia toxicológica y ambiental. Objetivos: Diseñar un sensor electroquímico para la cuantificación altamente selectiva de Cu(II) empleando electrodos de carbono vítreo (GCE) modificados con una dispersión de nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNT) en polihistidina (GCE/MWCNT-PoliHis). : Diseñar un sensor electroquímico para la cuantificación altamente selectiva de Cu(II) empleando electrodos de carbono vítreo (GCE) modificados con una dispersión de nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNT) en polihistidina (GCE/MWCNT-PoliHis). Resultados: La metodología empleada para la detección de Cu(II) consistió en la adsorción selectiva de Cu(II) a través de la formación del complejo Cu(II)/His sobre GCE/MWCNT-PoliHis. La adsorción se efectúo a potencial de circuito abierto, obteniéndose la señal analítica a partir de la reducción del Cu(II) preconcentrado empleando voltamperometría de pulso diferencial (DPV). Se evaluó la influencia de diferentes variables experimentales tales como electrolito soporte, fuerza iónica (FI) y tiempo de acumulación (tac) en la "performance" analítica del transductor electroquímico, siendo las condiciones óptimas, "buffer" acetato pH = 5,00, FI = 0,15 M y tac = 10 min. La dispersión utilizada se obtuvo con 1,00 mg/mL de MWCNT dispersos en una solución de PoliHis 0,25 mg/mL preparada en etanol/"buffer" acetato 0,20M pH = 5,00 (75:25) V/V y sonicada por 30 min. La plataforma bioanalítica mostró una respuesta lineal frente a Cu(II) entre 5,0x10-7 y 12,5x10-6 M, con una sensibilidad de (3,6 ± 0,3)x106 μA/M (r = 0,996) y un límite de detección de 75 nM. A partir de ensayos de recuperación de Cu(II) en muestras de agua potable y subterránea usando GCE/MWCNT-PoliHis, se obtuvieron valores de recuperación promedio mayores al 95%. : La metodología empleada para la detección de Cu(II) consistió en la adsorción selectiva de Cu(II) a través de la formación del complejo Cu(II)/His sobre GCE/MWCNT-PoliHis. La adsorción se efectúo a potencial de circuito abierto, obteniéndose la señal analítica a partir de la reducción del Cu(II) preconcentrado empleando voltamperometría de pulso diferencial (DPV). Se evaluó la influencia de diferentes variables experimentales tales como electrolito soporte, fuerza iónica (FI) y tiempo de acumulación (tac) en la "performance" analítica del transductor electroquímico, siendo las condiciones óptimas, "buffer" acetato pH = 5,00, FI = 0,15 M y tac = 10 min. La dispersión utilizada se obtuvo con 1,00 mg/mL de MWCNT dispersos en una solución de PoliHis 0,25 mg/mL preparada en etanol/"buffer" acetato 0,20M pH = 5,00 (75:25) V/V y sonicada por 30 min. La plataforma bioanalítica mostró una respuesta lineal frente a Cu(II) entre 5,0x10-7 y 12,5x10-6 M, con una sensibilidad de (3,6 ± 0,3)x106 μA/M (r = 0,996) y un límite de detección de 75 nM. A partir de ensayos de recuperación de Cu(II) en muestras de agua potable y subterránea usando GCE/MWCNT-PoliHis, se obtuvieron valores de recuperación promedio mayores al 95%. Conclusiones: El presente trabajo describe por primera vez la combinación sinérgica de las propiedades complejantes y dispersantes de PoliHis con las propiedades electrocatalíticas de los MWCNT, lo cual permitió el desarrollo de un sensor electroquímico robusto para la detección y cuantificación de Cu(II) de manera sencilla, altamente selectiva y sensible. Referencias bibliográficas 1. Gaetke, L.M.; Chow, C.K., Toxicology 2003, 189, 147. 2. Grillo, C.A.; Reigosa, M.A.; Fernández Lorenzo de Mele, M., Mutat. Res. 2009, 672, 45. 3. Fu, F.; Wang, Q., J. Env. Manage. 2011, 92, 407. : El presente trabajo describe por primera vez la combinación sinérgica de las propiedades complejantes y dispersantes de PoliHis con las propiedades electrocatalíticas de los MWCNT, lo cual permitió el desarrollo de un sensor electroquímico robusto para la detección y cuantificación de Cu(II) de manera sencilla, altamente selectiva y sensible. Referencias bibliográficas 1. Gaetke, L.M.; Chow, C.K., Toxicology 2003, 189, 147. 2. Grillo, C.A.; Reigosa, M.A.; Fernández Lorenzo de Mele, M., Mutat. Res. 2009, 672, 45. 3. Fu, F.; Wang, Q., J. Env. Manage. 2011, 92, 407.