Electrodo semiconductor basado en nanohilos de ZnO tipo n sobre Si tipo p para la detección de glucosa

GALLAY, PABLO; TIRADO, MONICA; COMEDI, DAVID

San Miguel de Tucumán

Congreso; 101º Reunión Nacional de Física, Asociación Física Argentina; 2016

Asociación Física Argentina

La búsqueda de biosensores de glucosa con una mayor sensibilidad ha llevado a los investigadores a integrar en electrodos electroquímicos diferentes nanoestructuras funcionalizadas con glucosaoxidasa (GOx) buscando aprovechar la alta área superficial y nuevos mecanismos de transporteespecíficos exhibidos por estos materiales. Aunque se han reportado varios casos de ´éxito, existenmuchas cuestiones abiertas con respecto a la repetitividad y la estabilidad del biosensor, que asu vez están relacionadas con los procesos que se producen en el sistema GOx/Nanoestructurasdurante el proceso de detección. Estos procesos son muy importantes en el mecanismo de transducción de la señal analítica.En este trabajo, presentamos la fabricación, estudio y desempeño de un electrodo construidototalmente con semiconductores basado en nanohilos (NHs) de ZnO capaz de detectar concentraciones de glucosa tan bajas como 0.3 mM. Los NHs de ZnO fueron crecidos sobre silicioaltamente dopado tipo p, a través del método carbotérmico- Los sustratos de Si dopado fueronpreviamente recubiertos con nanopartículas de Au. La nanoestructura está caracterizado por laformación de una capa rugosa de ZnO sobre la cual crecieron los NHs con orientación preferencial perpendicular al sustrato. Los nanohilos fueron funcionalizados con la enzima glucosa oxidasa(GOx). Posteriormente, el electrodo fue recubierto con una resina polimérica comercial Nafionpara estabilizar la inmovilización de la enzima. Se realizaron estudios por microscopia electrónicade barrido para la optimización de cada etapa en la fabricación del biosensor.La evaluación de la respuesta electroquímica del electrodo biosensor se realizó utilizando EIS(Espectroscopia de Impedancia Electroquímica) aprovechando sus ventajas sobre los métodosen corriente continua (como voltamperometria cíclica y otras), en particular la obtención decorrientes medidas en varios órdenes de magnitud más altas que las corrientes típicas (del ordende los nA) en voltamperometría cíclica. Se estudió la respuesta del dispositivo en un amplio rangode frecuencias (102-106 Hz) para distintos 15 agregados de glucosa. Se encontró un intervalode frecuencia (105-106 Hz) donde es máxima respuesta del sensor, coincidiendo con un máximo en la fase. Se presenta un análisis detallado de dicha respuesta en términos de la admitancia,demostrando una respuesta lineal en todo el rango de concentración de glucosa estudiado yse discute el rol de las distintas interfaces en el comportamiento eléctrico y electroquímico deldispositivo.