Nanoestructuración electro-sintética de Au sobre carbono y aplicaciones bioanalíticas

ANGULO S.; MOIRAGHI R.; SAAD L.; SIMONELLA L.; COMBA F.

Rio Cuarto

Encuentro; XXI Encuentro de Superficies y Materiales Nanoestructurados; 2022

UNRC

Este trabajo se basa en el desarrollo de un transductor electroquímico nanoestructurado para su aplicaciónen el desarrollo de un biosensor enzimático amperométrico [1]. Esta plataforma está basada en la incorpora-ción de nanopartículas de Au (AuNps) sobre electrodos de carbono vítreo a partir de la reducción potencios-tática del HAuCl4(ac). La electrosintésis fue realizada en un solo paso, aplicando por 150 segundos un potencialde -450 mV respecto a un electrodo de referencia Ag/AgCl [2]. Esta modificación superficial del electrodo decarbono con el nanomateriales confiere propiedades electrocatalíticas hacia la oxido-reducción del H2O2. Apartir de experimentos voltamperométricos se observó una disminución significativa de los sobrepotencialestanto para la oxidación como para la reducción del H2O2 además de un incremento de las señales electroana-líticas en más de dos órdenes de magnitud para los electrodos nanoestructurados (GCE-AuNps) en relación alos electrodos desnudos (GCE-bare). Mediante estudios por amperométría hidrodinámica a un potencial de -100 mV (vs electrodo de referencia Ag/AgCl) se obtuvieron sensibilidades para la reducción del H2O2 de (6,3+/-0,2) nA/μM.cm2 con GCE-AuNps y de (0,520+/-0,008) nA/μM.cm2 para GCE-bare. Mientras que para la oxida-ción a +650 mV el valor encontrado fue de (44+/-2) nA/μM.cm2 para el electrodo nanoestructurado y(0,94 +/- 2) nA/μM.cm2 para el no modificado con el nanomaterial.Dichas superficies electródicas se caracterizaron mediante estudios voltamperométricos con hidroquinonay Fe(CN)6-3/-4 . Para ambos casos se observó un incremento en la reversibilidad electroquímica de la superficieelectródica modificada con AuNps en relación al electrodo desnudo. Las superficies electrodicas fueron carac-terizadas además mediante microscopía electrónico de barrido y análisis elemental por espectroscopía deenergía dispersiva. Se evidenció de esta forma la presencia de nanoestructuras esferoidales de Au de alrededorde 100 nm incrustadas en el carbono sobre GCE-AuNps.Con base en la actividad electrocatalítica de las AuNps hacia la óxido-reducción de H2O2 evidenciada,GCE-AuNps se utilizaron como plataforma de anclaje enzimático para el diseño, construcción y optimizaciónde biosensores electroquímicos para la cuantificación de ácido láctico. Es decir, que mediante la inmovilizaciónde la enzima generadora de H2O2 lactato oxidasa (LACox), estos electrodos nanoestructurados con AuNpsfueron utilizados como transductores amperométricos para el posterior desarrollo y optimización de un bio-electrodo. Según el caso, la señal electroanalítica fue la oxidación o la reducción del H2O2 producido durantela etapa de regeneración de la enzima oxidasa, lográndose un incremento de la sensibilidad bioanalítica enmás de un orden de magnitud al incorporar AuNps a los electrodos de C. Se obtuvo de esta forma una detec-ción de ácido láctico sensible, selectiva y rápida, lo que permitiría el eventual empleo de estas plataformasbioanalíticas para la cuantificación directa en muestras lácteas.Esta alternativa sintética de electrodeposición de AuNps en un solo paso sobre electrodos de C resulta serun protocolo simple, económico y escalable industrialmente para el desarrollo de transductoresamperométricos con excelentes propiedades electrocatalíticas para su aplicación en biodetección utilizandoenzimas oxidasas generadoras de H2O2 [3]. Además dicha estrategia electrosintética permitiría protocolos másreproducibles y con mejor control de tamaño para la síntesis in situ de AuNPs sobre electrodos de C, sobretodo en relación a la síntesis química clásica, evitando también soluciones y adyuvantes.