Biosensor electroquímico de glucosa basado en nanohilos de ZnO: espectroscopia de impedancia

GALLAY, PABLO; TIRADO, MONICA; COMEDI, DAVID

Tandil, Buenos Aires

Congreso; 99a Reunión Nacional de Física, Asociación Física Argentina; 2014

Asociación Física Argentina

Los biosensores capaces de cuantificar la glucemia son importantes para la detección y control de enfermedades como la diabetes. Particularmente la detección precoz de hiper o hipoglucemia en fluidos fisiológicos como la secreción lacrimal permitiría un diagnostico eficiente y un tratamiento más eficaz. Este hecho ha llevado a investigadores al desarrollo de sensores capaces de cuantificar concentraciones de glucosa cada vez más pequeñas, lo cual se puede lograr aumentando el área efectiva del biosensor. En el caso de los biosensores electroquímicos, esto se puede lograr al nanoestructurar el electrodo de trabajo. El ZnO es un material biocompatible que puede ser fácilmente nanoestructurado. Su alto punto isoeléctrico, por otro lado, facilita su funcionalización a través de la inmovilización de catalizadores bioquímicos, como las enzimas, sobre la nanoestructura. En este trabajo, se describen los pasos para la construcción de un biosensor electroquímico basado en nanohilos de ZnO funcionalizados con la enzima glucosa oxidasa (GOx) para la detección de glucosa. La evaluación del electrodo biosensor se realizó utilizando EIS (Espectroscopia de Impedancia Electroquímica), la cual tiene algunas ventajas sobre los métodos cíclicos en corriente continua (Ej.: Voltamperometría) como por ejemplo corrientes del orden del mA para diferentes agregados de glucosa, en comparación las bajas corrientes típicas (del orden de los nA) en voltamperometría cíclica. Las nanoestructuras de ZnO fueron crecidas sobre silicio altamente dopado tipo p y posteriormente fue funcionalizada con la enzima, la cual fue cubierta con una resina polimérica comercial Nafion R para estabilizar la inmovilización de la enzima. Se realizaron medidas de microscopia electrónica de barrido para la optimización de cada etapa en la fabricación del biosensor. Los resultados de EIS, obtenidos en el rango 10-107Hz, permitierondeterminar las frecuencias óptimas para la obtención de alta sensibilidad de detección en soluciones de tampón con diferentes contenidos de glucosa. Se abordan, además, cuestiones relacionadas a mecanismos que gobiernan la repetitividad y estabilidad del biosensor, que a su vez se relacionan con los procesos de transferencia de carga entre ZnO nanoestructurado/GOx (producto de la interfaz electroquímica) y la interfaz sólida ZnO/Si(p).