Determinación y electrocatálisis de NADH por mediadores del tipo nitrocompuestos encapsulados en nanotubos de carbono

Abstract

Desde hace unas décadas, los nanomateriales han captado la atención de los investigadores alrededor del mundo, debido a sus diversas propiedades y aplicaciones. la mayoría de los nanomateriales utilizados están basados en las diferentes formas alotrópicas de carbono, ya que son de bajo costo, ligeros y buenos conductores de calor y electricidad. Desde un punto de vista electroquímico, el carbono es relativamente inerte, además de poseer un amplio rango de potencial de trabajo y actividad electrocatalítica, lo que lo hace un material óptimo para aplicaciones tanto analíticas como industriales. Uno de los materiales más interesantes basados en carbono son los nanotubos de carbono ya que debido a sus propiedades electroquímicas, permiten la encapsulación de diversas moléculas por fisisorción. Dependiendo del compuesto encapsulado, es posible obtener electrocatálisis de una amplia gama de moléculas, entre ellas moléculas de interés biológico como la coenzima NADH, cuyo principal interés radica en reacciones biológicas de sustratos para enzimas que modifican proteínas añadiendo o eliminando grupos químicos. La electrocatálisis consiste en una reacción electroquímica que favorece enérgicamente una reacción en específico, reduciendo sobrepotenciales e incrementando la magnitud de las señales voltamétricas, lo que permite bajos límites de detección. Las moléculas estudiadas actúan como mediadores electrocatalíticos y poseen dos grupos nitro que modificadas electroquímicamente son capaces de interactuar en el proceso de electro oxidación de NADH. En esta memoria se estudiaron mediante voltametría cíclica y voltametría de pulso diferencial los mediadores 3,5- dinitrobenzoato de 4-fenilbutilo y (E)-6-nitro-3-(3-(4nitrofenil)acriloil-2H-cromen-2- ona, los cuales se encuentran inmovilizados sobre un electrodo de carbono vítreo modificado con nanotubos de carbono. Esta inmovilización se lleva a cabo mediante una novedosa y sencilla técnica de encapsulación, en la cual los electrodos modificados con nanotubos son sumergidos en una solución de los compuestos estudiados, los cuales son insolubles en agua, permitiendo así realizar electrocatálisis en medios acuosos

Due to their diverse properties and applications, nanomaterials have been captivating the attention of research all around the world for the last few decades. Most of the nanomaterials used today are based on the different allotropic forms of carbon, due to its low cost, lightweight and, good heat and electric conductivity. Looking at the carbon from an electrochemical view, this element is relatively inert and it has a wide range of electrocatalytic activity and working potential, which makes it an optime material for analytical and industrial applications. One of the most interesting materials out of carbon are the carbon nanotubes, since its electrochemical properties allow the capture of many molecules by physioaddition. Depending of the encapsulated compound, it's possible to apply electrocatalysis to a wide variety of molecules, such as molecules with a biological interest like NADH coenzyme, which is able to participate in biological reactions that can modify proteins, adding or eliminating chemical groups (functional groups). The electrocatalysis technique can be defined as an electrochemical reaction that favours energetically a specific reaction through the reduction of overpotentials and increments in the magnitude of voltammetric signals, allowing lower detection limits. The studied molecules act as electrocatalytic mediators and have two nitro-groups that, after electrochemical modifications, are capable of interacting with the oxidation of NADH. In this thesis, the objective molecules were 4-phenylbuthyl-3,5-dinitrobenzoate and (E)-6-nitro-3-(3-(4-nitrophenyl)(acryloil-2H-cromen-2-one) through cyclic voltammetry and differential pulse voltammetry. This mediators were immobilized on vitreous carbon electrodes, modified with carbon nanotubes. This process was achieved through a novel and simple technique of encapsulation, where the modified electrodes are submerged in a solution of the objective molecules, which are insoluble in water, allowing an electrocatalysis in aqueous medium