Desarrollo y caracterización de un sensor basado en nanoestructuras de carbono contenido en polímeros conductores para aplicaciones óseas

Abstract

El mejoramiento o construcción de electrodos para biosensores con nuevos materiales es una de las alternativas para aumentar el rendimiento a largo plazo de estos dispositivos que se utilizan en la regeneración de músculos, tejidos, huesos, etc., porque permiten la identificación de sustancias fisiológicas que intervienen en el proceso. Por lo cual, en esta investigación se realizó una electropolimerización inicial de películas compuestas polipirrol (Ppy), y nanotubos de carbono de pared múltiple funcionalizados con NH2 (Ppy/MWCNTs-NH2), el crecimiento del compuesto es sobre un electrodo de grafito (EG), las películas obtenidas se les denominó Ppy/MWCNTs-NH2/EG, posteriormente en una segunda fase se realizaron películas de Ppy y PEDOT con un goteo de BSA (proteína ) y Quitosano (Q) a estas películas se les denomino inicialmente (BSA@MIPs/MWCNTs-NH2/Ppy/Q/EG), (BSA@MIPs/MWCNTs-NH2/PEDOT/Q/EG) donde la BSA (albumina de suero bovino) es el analito a sensar y el cual es equiparable a la BSH (albumina de suero humano), este se usó como anclaje de reconocimiento biológico, la adición de Quitosano (polímero natural biocompatible) permitió conseguir un alto rendimiento del sensor aumentando la actividad eléctrica y la biocompatibilidad con el electrolito, finalizada la fabricación del sensor se realizó un baño en ácido sulfúrico H2SO4 1 M donde se extrajo la BSA creando una huella impresa en el sensor, para su posterior entrenamiento en una solución de PBS (bufer de fosfato salino) en el rango de 10-4 M a 10-9 M de BSA; el cual se relacionó con el rechazo de BSA y bloqueo de las cavidades que quedan expuestas después del baño (DB) en la matiz polimérica compuesta y permitió determinar la concentración de la proteína BSA en la solución de PBS, a estas películas se les denomino (MIPs/MWCNTs-NH2/Ppy/Q/EG), (MIPs/MWCNTs-NH2/PEDOT/Q/EG), luego se realizó una tercera fase con una electropolimerización por pasos de los dos polímeros, donde se utilizó la técnica de molécula impresa, a estas películas se les denomino MIPs/Q/PEDOT/MWCNTs-NH2/Ppy/EG) , en el cual se utilizó el mismo analito y el mismo polímero natural De los resultados obtenidos se identificaron cuáles de las muestras podrían poseer propiedades específicas para una aplicación como biosensor. Para ello se realizaron estudios de la morfología mediante microscopio electrónico de barrido (MEB), caracterización química y estructural mediante espectroscopia Raman confocal, espectroscopia de impedancia electroquímica (EIE) y voltametria de pulso diferencia (DPV).

Abstract: development and characterization of a sensor based on carbon nanostructures contained in conductive polymers for bone applications. The improvement or construction of electrodes for biosensors with new materials is one of the alternatives to increase the long-term performance of these devices are used in the regeneration of muscles, tissues, bones, etc., because they allow the identification of physiological substances that Involved in the process. Whereby, in this investigation, an initial electropolymerization of polypyrrole composite films (Ppy), and NH2-functionalized multiple wall carbon nanotubes (Ppy / MWCNTs-NH2), the growth of the compound It has been made on a graphite electrode (EG ), The films obtained were named Ppy / MWCNTs-NH2 / EG, later in a second phase films of Ppy and PEDOT with a drip of BSA (protein) and Chitosan (Q) were made to these films they were denominated initially (BSA MIPs / MWCNTs-NH2 / PEDOT / Q / EG), where the BSA (bovine serum albumin) is the analyte to be sensed and which is comparable with the BSH (human serum albumin) this it was used as biological recognition anchorage, the addition of Chitosan (natural biocompatible polymer) allowed to achieve a high performance of the sensor increasing the electrical activity and biocompatibility with the electrolyte, completed the fabrication of sensor It has been made a bathroom in sulfuric acid H 2 SO 4 where the BSA was extracted for creating a printed footprint on the sensor, for Its posterior training in a PBS solution (saline phosphate buffer) in the range of 10-4 M to 10-9 M of BSA ; which it was related to the rejection of BSA and blocking the cavities that remain exposed after the bath (DB) in the composite polymer matrix and it allowed determine the concentration of the BSA protein in the PBS solution, these films are called ( MIPs / MWCNTs-NH2 / Ppy / Q / EG), (MIPs / MWCNTs-NH2 / PEDOT / Q / EG), then a third step was performed with a stepwise electropolymerization of the two polymers, where the printed molecule technique was used, these films are called (MIPs / Q / PEDOT / MWCNTs-NH2 / Ppy / EG), in which used the same analyte and the same natural polymer were. From the results obtained, the were identified which of the samples could possess properties specific for an application as a biosensor. For this, morphology studies were carried out using scanning electron microscopy (SEM), chemical and structural characterization by confocal Raman spectroscopy, electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and differential pulse voltammetry (DPV)