Diseño y caracterización de una plataforma multifuncional para el desarrollo de biosensores electroquímicos basada en la funcionalización de nanotubos de carbono con concanavalina A - Ortiz Santos, Elvis (Universidad Autónoma Metropolitana, 2018)
En la sociedad en la que vivimos cada vez se hace más necesario el desarrollo de pequeños dispositivos de análisis que sean baratos, portátiles, fiables, selectivos, de fácil manejo y que requieran volúmenes pequeños de muestra para determinar un parámetro concreto. Cada vez es más frecuente que un paciente tenga la posibilidad de autocontrolar su medicación si puede medir con facilidad ese nivel plasmático que le interesa. Esta demanda social ha hecho posible que personas diabéticas hoy puedan conocer y esta manera controlar en cualquier momento su concentración de glucosa en sangre y abre la expectativa de que otros parámetros clínicos puedan ser obtenidos de forma similar. El desarrollo de biosensores están llamados cada vez más a hacer realidad esta expectativa, es un área de creciente interés en muchas ramas de la ciencia debido a la potencialidad que estos dispositivos presentan para la detección y determinación de distintos tipos de analitos en muestras de interés ambiental, clínico o alimentario. Entre los biosensores electroquímicos, quizá los más prometedores, fundamentalmente en términos de sensibilidad, sean los biosensores amperométricos, y dentro de este tipo de sensores, los más utilizados son, sin lugar a dudas, los electrodos enzimáticos. En el marco de este trabajo se propone que la Con A sea capaz de dispersar eficientemente los nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNTs) mediante el empleo de ultrasonicación y que, aun sufriendo algún grado de desnaturalización como consecuencia del tratamiento drástico de preparación de la dispersión, les confiera propiedades de biorreconocimiento que permitan la construcción de una plataforma multifuncional a ser usada para la obtención de distintos tipos de biosensores. Se diseñó un biosensor mediante que la inmovilización de los nanotubos de carbono funcionalizados con concanavalina A sobre elec sobre electrodos de carbono vítreo para crear una plataforma adecuada para el anclaje de la glicoproteína glucosa oxidasa que permita la cuantificación altamente sensible y selectiva de glucosa no sólo en soluciones puras sino también en muestras reales de interés clínico y alimentario; extendiéndose este esquema de preparación de biosensores electroquímicos a otras moléculas de biorreconocimiento. Los resultados obtenidos en esta tesis de Maestría se presentan en los siguientes capítulos: El capítulo 1, en la introducción se engloban los aspectos más generales e importantes a considerar durante el proceso de diseño y desarrollo de un biosensor, incluyendo la clasificación y definición de las diferentes metodologías existentes para llevar a cabo la inmovilización de biomoléculas sobre soportes sólidos para la fabricación de biosensores, con las ventajas e inconvenientes que conlleva cada una de ellas. Capítulo 2. Se describen los fundamentos teóricos e instrumentales y las aplicaciones de las técnicas electroquímicas empleadas para el desarrollo de este trabajo. También se muestran las diferentes formas de inmovilización que presenta un biosensor. Debido a la importancia de los nanotubos de carbono hoy en día, los cuales son muy usados por su amplia gama de aplicaciones en: polímeros conductores, apantallamientos electromagnéticos, se emplean en chips de dispositivos electrónicos para disipar el calor, reduciendo la temperatura del microprocesador, componentes para membranas y células solares, química y actualmente en los biosensores, se discuten aspectos sobre los nanotubos de carbono y su funcionalización. Capítulo 3. En este capítulo se describe la parte experimental, se detalla el procedimiento empleado para la preparación de la dispersión de los nanotubos de carbono de pared múltiple, así como también de los reactivos empleados, y el equipo empleado para la preparación de la dispersión de los nanotubos de carbono de pared múltiple, así como también de los reactivos empleados, y el equipo empleado para la construcción de un biosensor que involucra nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNTs) funcionalizados no covalentemente con Con A. Capítulo 4. La funcionalización de nanotubos de carbono es un área en crecimiento dentro del campo de la nanotecnología que tiene como objetivo incrementar la afinidad de los tubos y mejorar su reactividad química con otras moléculas. Para llevar a cabo lo anterior, se han empleado diversas técnicas, las cuales pueden agruparse en dos categorías: funcionalización no-covalente y covalente. En este capítulo se presentan los resultados obtenidos a partir de la construcción de un biosensor para la cuantificación de glucosa utilizando MWCNTs funcionalizados no covalentemente con Con A mediante tratamiento ultrasónico de alta potencia, empleando GCE como transductores, Glucosa oxidasa (GOx) como elemento de biorreconocimiento (GCE/ MWNT-Con A/GOx). La respuesta de este biosensor se caracterizó a partir electroquímica del peróxido de hidrógeno enzimáticamente generado. Conociendo las condiciones experimentales del biosensor, se realizó el estudio para la determinación del recubrimiento electroquímico y bioactivo del electrodo, así como también, la estabilidad del biosensor en almacenado en refrigeración, y los posibles interferentes que pueden presentar durante la determinación de glucosa en muestras reales. Capítulo 5. Aquí se presentan las principales conclusiones que se obtuvieron del presente trabajo de investigación en función de los objetivos planteados.