Desarrollo de transistores electroquímicos orgánicos para el estudio de interacciones de bio-reconocimiento molecular y reacciones biocatalíticas

AMANTE, FRANCISCO L.; MONTERO-JIMENEZ, MARJORIE; SCOTTO, JULIANA; MARMISOLLÉ, WALDEMAR A.; AZZARONI, OMAR

Congreso; Nano2022.; 2022

Los transistores electroquímicos orgánicos (OECTs) son dispositivos en donde la corriente que pasapor una película polimérica conductora resulta sensible a la presencia y modulación de campos eléctricos enun entorno cercano. De esta manera, es posible sensar eventos de reconocimiento molecular que ocurren ensu superficie a partir de los cambios en las propiedades de transporte del canal polimérico generados por lainteracción de la sustancia química de interés con la superficie.1 El desempeño de los OECTs como biosensoresdepende de la naturaleza y estructura de canal conductor y son sensibles a las condiciones experimentales. Eneste trabajo se llevó a cabo el desarrollo y optimización de las propiedades de OECTs basados en poli(3,4etilendioxitiofeno) (PEDOT) y polialilamina (PAH) y la evaluación de su desempeño en la detección defenómenos de bioreconocimiento mediante la integración de enzimas y lectinas sobre la superficie, así comode las propiedades catalíticas del sensor. En particular, el PEDOT (poli(3,4 etilendioxitiofeno)) es uno de losmateriales electroactivos más utilizados debido a su alta conductividad y elevada electroactividad y estabilidaden medio neutro. Por otro lado, la integración de PAH al canal de PEDOT facilita el transporte de iones a la vezque incorpora grupos funcionales (aminas) que permiten la integración de lectinas y glicoproteínas. Para laoptimización de los canales conductores se sintetizaron películas de distintos espesores y se evaluaron losparámetros característicos a partir de medidas de resistencia en aire y de la variación de la corriente entre lasterminales drain y source del transistor, IDS, en solución enfunción del voltaje de gate aplicado (Vg). Luego, sefuncionalizó covalentemente la película de PEDOTPAH con manosa utilizando divinilsulfona como crosslinker.De este modo, se utilizó la glicolización de la superficie comoestrategia para el ensamblado de una lectina modelo comola Concanavalina A (ConA), de alta afinidad a la manosa, lacual, a su vez, puede emplearse para el ensamblado eficientey selectivo de glicoproteínas. La biofuncionalización de lasuperficie con ConA se estudió in situ mediante el monitoreode los cambios en la IDS a VG constante durante el agregadode distintas concentraciones de la lectina. Luego, se estudióde la misma manera el proceso de inmovilización de una enzima glicosilada, Glucosa Oxidasa (GOx), quecataliza la degradación de glucosa. En ambos casos, la respuesta del transistor mostró un cambio en la IDSdurante la adsorción de la proteína que aumenta con el grado de cubrimiento de la superficie (Figura 1). Porotro lado, se evaluaron las cualidades biocatalíticas del sensor a partir del estudio de la respuesta de corrienteen soluciones de distinta concentración de glucosa. Los resultados obtenidos en este trabajo muestran lacapacidad de los OECTs desarrollados para reconocer en tiempo real los eventos de reconocimiento especificoentre los distintos bloques, lo que constituye un paso importante hacia la extrapolación a otros elementos debioreconocimiento, como antígeno-anticuerpo, que permitiría ampliar las posibilidades de sensado basadosen esta tecnología.