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Soportes de oro nanoestructurado para determinar el ácido láctico

Una colaboración entre dos grupos de investigación de distintos departamentos de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), el departamento de Química Física Aplicada y el de Química Analítica y Análisis Instrumental, ha permitido obtener nuevos dispositivos notablemente mejorados para detectar ácido láctico.


FUENTE | UAM - mi+d
19/04/2010
 
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La determinación de ácido láctico es importante en diversos ámbitos, entre los que se encuentran las aplicaciones médicas (los niveles de ácido láctico en sangre o tejidos están correlacionados con la presencia de diversas enfermedades tales como la hipoxia tisular, shock cardiógeno o endotóxico, insuficiencia respiratoria y trastornos sistémicos derivados de enfermedades neoplásicas (tumores), fallos renales y del hígado o diabetes mellitus) o la industria alimentaria (indicador del proceso de fermentación).


AFM (Microscopía de Fuerza Atómica) de un electrodo de oro rugoso

La utilización de biosensores permite simplificar los protocolos de análisis, reduciendo así los tiempos de análisis y su coste.

Un biosensor, es un dispositivo que une lo "vivo" y lo "inerte". Está compuesto por un receptor biológico (la enzima lactato oxidasa en nuestro caso) que detecta específicamente una sustancia (ácido láctico en nuestro biosensor) y un transductor (el electrodo de oro rugoso) capaz de transformar la reacción de reconocimiento biológico en una señal cuantificable.

La lactato oxidasa del biosensor reacciona específicamente con el ácido láctico, dando lugar a una reacción enzimática que provoca una reacción redox detectable por el transductor.

La señal electroquímica obtenida será directamente proporcional a la concentración del sustrato en la muestra.


Los avances en nanociencia y nanotecnología proporcionan nuevas vías de investigación para la mejora de estos dispositivos. Por ello, se está empezando a explorar la respuesta biológica de moléculas inmovilizadas sobre superficies nano y microestructuradas con diferente morfología. En base a estos antecedentes, investigadores de la UAM se han centrado en la utilización de nuevos soportes nanoestructurados de oro para mejorar la robustez, sensibilidad y especificidad de los biosensores electroquímicos.

Dadas las ventajas de estos dispositivos, el trabajo llevado a cabo por Miriam Gamero, dirigido por Concepción Alonso del Departamento de Química Física Aplicada de la UAM y publicado en la revista Biosensors & Bioelectronics, está orientado al diseño de nuevos substratos, que permitan fases sensoras mejoradas respecto a las que se han venido utilizando.

La fabricación de los electrodos rugosos se lleva a cabo electroquímicamente, creando una capa de óxido sobre la superficie del electrodo de oro, mediante la aplicación de pulsos de potencial. Posteriormente estos óxidos se reducen volviendo a obtener un electrodo de oro libre de óxidos y con un área mucho mayor, entorno a 100 veces la inicial.

El estudio morfológico de esta estructura mediante diversas técnicas (Microscopía de Fuerza Atómica, Microscopía Electrónica de Barrido, Energía Dispersiva de R-X) reveló que estos electrodos poseen una estructura columnar, en el que cada columna de unos 80-100nm de diámetro está formada por columnas más pequeñas de unos 20-30nm.

Esta morfología, junto con el gran incremento de área, convierten a estas estructuras en un soporte muy ventajoso para la inmovilización de las enzimas en la creación de biosensores enzimáticos, ya que dan cabida a una mayora cantidad del material biológico y mejora las propiedades analíticas del biosensor, permitiendo determinar un mayor intervalo de concentraciones.



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