Desarrollo de nuevas plataformas en dispositivos analíticos basados en papel modificados con Redes Metal-Orgánicas para la detección de metales pesados en muestras de agua

S.V. PIGUILLEM; A. VALVERDE; G. GOMEZ; M.A. FERNÁNDEZ-BALDO; M.L. SCALA BENUZZI; F. BERTOLINO; G.A. MESSINA

Congreso; XII Congreso Argentino de Química Analítica; 2023

Las redes Metal-Orgánicas, conocidas como MOFs1, son compuestos de estructura cristalina definida que poseen alta capacidad para aumentar el área superficial de una superficie. El objetivo principal fue la innovación de una nueva plataforma para sensado, y para ello fue sintetizado el MOF MIL-125_NH22. Su síntesis fue llevada cabo en condiciones solvotermales utilizando como centro metálico al Titanio, y como ligando orgánico al ácido 2-aminotereftálico. Dicho material fue caracterizado mediante DRX, SEM, EDS Y FTIR, obteniendo una fase pura del mismo, de morfología esférica y de tamaño de partícula de 0,6 ± 0,2 µm. Por otro lado, se diseñaron dispositivos analíticos basados en papel (DAPs) los cuales fueron tratados con plasma de oxígeno para oxidar los grupos de la celulosa y finalmente fueron impregnados con una dispersión al 0,5% del MOF en solución tampón fosfato pH 7,2. Sobre el papel modificado con MIL-125_NH2 fue inmovilizada la enzima fosfatasa alcalina (FAL), en una concentración óptima de 1 mg mL-1. Ciertos metales pesados inhiben la actividad de FAL y además son de gran preocupación debido a su elevada toxicidad y contaminación ambiental. Es por ello que, para determinar la concentración de metales como el cobre, el mercurio y el plomo en muestras de agua, se realizó un monitoreo de la respuesta enzimática. La detección fue realizada por láser fluorescencia inducida por láser (LIF) utilizando un láser de estado sólido (excitación λ 430 nm, emisión λ 458 nm), midiendo la respuesta enzimática mediante la fluorescencia generada por la actividad de la FAL utilizando el sustrato 4-metilumbeliferil fosfato (MUP), que se convierte en metilumbeliferona (MU) en presencia de la enzima. Como resultado se observó que la respuesta fluorescente de la actividad de la enzima disminuía de manera proporcional al aumento de las concentraciones de las soluciones de iones metálicos, debido a que concentraciones más elevadas de metales causan una inhibición mayor en la actividad de FAL. Se obtuvo un rango lineal para Cu2+ de 0,02 a 20 μM y un LOD de 15 nM; para Hg2+ el rango lineal fue de 0,001 a 3 μM y un LOD de 2 nM y para Pb2+ un rango lineal de 0,05 A 80 μM y un LOD de 4,3 nM. Este método ofrece varias ventajas, como una alta sensibilidad, rápida respuesta analítica y la posibilidad de detectar múltiples metales pesados en muestras de agua. Además, al utilizar detección por LIF, se obtiene una señal de detección más robusta y menos propensa a interferencias que otros métodos convencionales.