Electrocatálisis de compuestos biológicos por mediadores encapsulados en electrodos modificados con nanotubos de carbono

Abstract

Los nanotubos de carbono (NTCs) han generado una enorme actividad en la mayoría de las áreas de la ciencia y la ingeniería debido a sus propiedades estructurales, mecánicas y electrónicas únicas. Entre las cuales incluyen alta estabilidad química y térmica, alta elasticidad y alta resistencia a la tracción. Estas propiedades hacen que los nanotubos sean ideales para el desarrollo de electrodos modificados con estas nanoestructuras. Debido al pequeño tamaño y a su conductividad los NTCs también pueden considerarse como uno de los electrodos más pequeños. Se ha demostrado que tienen la capacidad de promover la transferencia de electrones siendo utilizados para fines electroanalíticos tales como el desarrollo de biosensores, impartiendo una fuerte actividad electrocatalítica a importantes biomoléculas. Su aplicación en métodos voltamétricos es especialmente favorable, pero también se emplean para la adsorción de diferentes analitos y en métodos de separación electroquímica. La modificación directa de un electrodo con una dispersión de NTCs, presenta ventajas tales como el aumento del área superficial efectiva, la mejora en la transferencia de masa, el aumento de la sensibilidad del electrodo y en algunos casos la reducción de los sobrepotenciales. Así como también mejora la reversibilidad de los procesos electroquímicos. En esta tesis se han modificado electrodos con NTC y compuestos con grupos y estructuras tipo cumarinas. Los nitrocompuestos se usan en productos farmacéuticos debido a su acción en organismos vivos donde a menudo están implicados en procesos de oxidaciónreducción.

Los principales usos farmacéuticos de este tipo de compuestos nitroaromáticos son como agentes antibacterianos, antiprotozoarios y anticancerosos. Como compuestos tóxicos y sospechosos de carcinogenicidad, los nitrobencenos liberados al medio ambiente representan una gran amenaza para la salud humana. La reducción del grupo nitro es un paso fundamental para la actividad biológica, debido a que se generan intermediarios altamente reactivos. Las cumarinas son moléculas heterocíclicas orgánicas, conocidas como benzopironas. Tienen una amplia variedad de actividades biológicas, características anticancerígenas, Anti-VIH, anti-Alzheimer, antimicrobiana, antioxidante y antiviral. Las propiedades fotofísicas de los derivados cumarínicos están fuertemente relacionadas con la capacidad de donación de i

electrones o de captura de electrones de los sustituyentes unidos a su núcleo y el grado de conjugación de las moléculas. La nicotinamida adenina dinucleótido (NADH), es una coenzima que se encuentra en todas las células vivas. Es útil para la detección electroenzimática de ciertos azúcares, alcoholes y aminoácidos. La oxidación electroquímica de NADH a la correspondiente forma oxidada (NAD + ) es de gran interés, debido a su papel como cofactor en muchas reacciones enzimáticas. En intentos de reducir el sobrepotencial y pasivación del electrodo, ha surgido una preferencia general por los electrodos de carbono; y compuestos mediadores de transferencia de electrones, como quinonas, diaminas, ferroceno, fenazina y L-glutamato. Tales mediadores pueden estar presentes en solución o pueden ser inmovilizados sobre la superficie del electrodo. La reducción electroquímica de uno o más grupos nitro de un nitrocompuesto, genera el par redox nitroso-hidroxilamina (NO/NHOH) en el electrodo. Esta reacción se ha utilizado para la oxidación electrocatalítica de NADH. Debido a los antecedentes anteriormente mencionados, en esta tesis se ha estudiado el efecto de los electrodos de carbono vítreo, recubiertos con NTC. Demostrando una detección amperométrica sensible, por parte de mediadores electroquímicos, con el objetivo de estudiar la oxidación de NADH. En el presente trabajo se utilizan electrodos modificados con nanotubos de carbono de pared múltiple (MWNTC). Los electrodos fueron modificados con diversos nitrocompuestos y compuestos cumarínicos como posibles mediadores redox en la electro oxidación de NADH