Inmovilización de proteínas redox sobre superficies de oro funcionalizadas con moléculas aromáticas

F.A. GUTIERREZ; M. LÓPEZ TEIJELO

Salta- Argentina

Congreso; XVI Congreso Argentino de Fisicoquímica y Química Inorgánica.; 2009

Asociación Argentina de Fisicoquímica y Química Inorgánica

La comprensión de los procesos de adsorción e inmovilización de proteínas sobre superficies y la conservación de su actividad biológica es crucial en áreas como la biotecnología, los biomateriales, la electrónica molecular y los biosensores. Un proceso ideal de inmovilización debería conducir a un recubrimiento a saturación de proteína de carácter reversible y específico y dicha reversibilidad permitiría la sustitución de proteínas por otras nuevas una vez agotada su actividad. Sin embargo, algunos de los métodos comúnmente utilizados como adsorción inespecífica, atrapamiento físico en geles poliméricos, entrecruzamiento químico o formación de enlaces covalentes sobre un soporte insoluble, son difíciles de controlar y normalmente llevan a uniones al azar de las proteínas. Por otra parte, las monocapas autoensambladas de moléculas (SAMs) son excelentes sistemas modelo para estudiar las interacciones de proteínas y superficies funcionalizadas ya que tienen la capacidad de orientar los compuestos biológicos sin desnaturalizarlos y facilitar la transferencia electrónica hacia o desde estas especies. La inmovilización de enzimas sobre electrodos modificados con SAMs a través de interacciones no covalentes (electrostáticas) se consigue cuando la carga neta de una proteína es opuesta a la de la superficie, resultando un método simple de inmovilización de proteínas sobre superficies que tiene el potencial de que, dependiendo de la distribución de carga de la biomolécula, se puede controlar la orientación de proteínas inmovilizadas. Sin embargo, la principal desventaja es que la fuerza de la interacción depende de las condiciones de la solución. Así, cambios en la fuerza iónica y el pH pueden causar un importante debilitamiento de la interacción, con la consecuente pérdida de la proteína de la superficie. En este trabajo se analizó la inmovilización y las características de la transferencia electrónica directa de citocromo c (cit c) sobre electrodos de Au policristalino modificados con 2-mercaptopiridina (2-MPy), ácido isonicotínico (INA), ácido 2- mercaptonicotínico (2-MNA) y ácido 4-mercapto benzoico (4-MBA), ya que sobre estas superficies la reacción de transferencia de carga puede estar facilitada por la presencia de electrones altamente deslocalizados en el anillo aromático y también por la posibilidad de conjugación extendida de las moléculas. La caracterización electroquímica se realizó utilizando voltamperometría cíclica. Los resultados indican que cit c se adsorbe sobre las monocapas de INA, 2-MNA y 4-MBA, pero no así sobre las superficies modificadas con 2-MPy debido a que no presenta ningún grupo funcional accesible para realizar la transferencia electrónica entre cit c y el sustrato de Au. Los resultados muestran una repuesta voltamperometrica correspondiente a una transferencia electrónica cuasi-reversible de cit c sobre las SAMs, resultando las monocapas de 4-MBA el promotor más eficaz para la reacción redox de cit c. Adicionalmente, los resultados de la evaluación de la actividad electrocatalítica para la reducción del peróxido de hidrógeno (H2O2) sobre SAMs de 4- MBA, indican que además de estar adsorbido sobre la superficie, cit c presenta actividad biológica.