Diseño de un sensor de afinidad para la determinación de nanopartículas de plata en productos de consumo

Torrero Labrador, Darío
Vidal Ibáñez, Juan Carlos (dir.)

Universidad de Zaragoza, CIEN, 2017
Departamento de Química Analítica, Área de Química Analítica

Graduado en Química

Resumen: Se ha estudiado la modificación química y electroquímica de electrodos voltamétricos, para inmovilizar en su superficie ligandos con capacidad de retención selectiva de nanopartículas de plata (AgNPs). Una vez retenidas las AgNPs sobre el electrodo de trabajo, a partir de dispersiones de las mismas, a continuación se lleva a cabo su determinación voltamétrica. Los procedimientos que se han estudiado, permiten la detección sencilla y rápida de AgNPs, a la vez que pueden cuantificarse con gran sensibilidad debido a esta preconcentración, obteniéndose límites de detección del orden de 0,01 ppm. Se han empleado electrodos de trabajo sólidos de pequeño tamaño (diámetro Ø de 1,5 y 3 mm.) y de diferentes materiales como substrato (carbón vitrificado y platino). Los ligandos inmovilizados retienen selectivamente a las AgNPs dispersas en una disolución, y posteriormente se llevó a cabo su determinación voltamétrica desde el propio electrodo de trabajo, mediante voltametría de redisolución con un barrido de potenciales diferencial de pulsos. Los resultados obtenidos, sobre todo en relación a la cantidad de AgNPs retenidas, a la cinética de su unión selectiva, y a las corrientes de redisolución obtenidas (sensibilidad), se compararon entre electrodos modificados con 3 ligandos y electrodos de carbón vítreo (glassy-carbon, GC) sin modificar. Concretamente, hemos ensayado monómeros de L-Cisteína (L-Cys), de Tionina (Th), y de o-fenilen-diamina (oPD), en distintas condiciones de inmovilización y/o de electropolimerización: a potencial constante y con barridos cíclicos de potencial (el oligómero resultante es morfológicamente distinto). También se han estudiado diferencias entre electrodos sólidos de GC y de platino, y procedimientos de depósito y secado para su adsorción directa (casting). Los resultados con estos tres ligandos se compararon con electrodos GC sin modificar (bare). En nuestro trabajo, y como elemento diferenciador, hemos ensayado por primera vez el procedimiento de electropolimerización (Th y oPD) para la modificación electroquímica del electrodo de trabajo y su uso posterior en retener AgNPs, tema éste último no estudiado apenas en la bibliografía científica para esta finalidad (hasta nuestro conocimiento). La electropolimerización produce un oligómero insoluble fuertemente depositado sobre el electrodo, y que contiene un número grande de grupos funcionales capaces de retener a las AgNPs, si se escoge el procedimiento de inmovilización (o mecanismo de formación) adecuado. Esta modificación se produce exclusivamente sobre la superficie activa del electrodo de trabajo, pues lo hemos generado directamente y sólamente sobre su propia superficie conductora. En el caso de la L-cys, se unió al electrodo GC a través de un enlace covalente –C-N- a partir de un radical del monómero formado electroquímicamente a potenciales altos. La selectividad en la detección de las AgNPs viene dada no sólo por el ligando de retención, sino por los potenciales de pico en los voltagramas de redisolución, e incluso por la forma de estos picos. Por ejemplo, se obtuvieron picos voltamétricos asimétricos, con una bajada brusca de la corriente en el sentido de pérdida de NPs sólidas unidas al electrodo en el caso de la poli-tionina. Junto a esto último, es posible también detectar de forma diferenciada tanto AgNPs sólidas como iones Ag+ en disolución, no sólo por el sentido del barrido de potenciales catódico y anódico (produciendo la reducción y oxidación, respectivamente), sino por la forma del voltagrama. Los distintos ligandos influyen en el potencial de los picos (a través de la energía de ruptura y desadsorción de los complejos), a la vez que el diámetro de las NPs de plata también influye en esta energía y por lo tanto en la energía potencial de su oxidación (potentiales de pico de los voltagramas de redisolución). La finalidad última de este trabajo es la de establecer las bases para desarrollar (bio)sensores de AgNPs con transducción voltamétrica, como método de alerta precoz (detección rápida y cuantificación sensible y sencilla), frente a técnicas analíticas de confirmación más sofisticadas y con instrumentación más compleja.

Tipo de Trabajo Académico: Trabajo Fin de Grado