mips basados en polímeros conductores para la determinación cuantitativa de compuestos orgánicos...
Post on 03-Aug-2015
507 Views
Preview:
TRANSCRIPT
MIPs BASADOS EN POLÍMEROS CONDUCTORES PARA LA
DETERMINACIÓN CUANTITATIVA DE COMPUESTOS ORGÁNICOS
POR DPV
SEMINARIO DE TESIS I
LUCY LINDERS CORIA ORIUNDODR. ADOLFO LA ROSA-TORO GÓMEZ
Sección de Posgrado y Segunda EspecializaciónFacultad de Ciencias - UNI
ESQUEMA DE LA PRESENTACIÓN
INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN
OBJETIVOSOBJETIVOS
MARCO TEÓRICOMARCO TEÓRICOTecnología de
Impresión Molecular (MIT)
Polipirrol: Polímero conductor
MIPs basados en polipirrol
PARTE EXPERIMENTAL
PARTE EXPERIMENTAL
Preparación de los electrodos
modificadosCaracterización electroquímica
Análisis de ácido ascórbico y
paracetamol por DPV
RESULTADOS Y DISCUSIONES
RESULTADOS Y DISCUSIONES
Síntesis de electrodos
modificados mediante MIT
Caracterización electroquímica
Análisis de ácido ascórbico y
paracetamol por DPV
CONCLUSIONESCONCLUSIONES
POLÍMEROS CONDUCTORES
Tabla 1. Algunos polímeros conductores.Adaptado de Dai, 1999, Marcel Dekkler, Inc.
POLÍMEROS CONDUCTORES
Figura 1. Esquema de la evolución de bandas durante un proceso de dopado n (positivo).
BIOSENSORES ELECTROQUÍMICOS
Figura 2. Pasos esquemáticos para la detección de mARNs usando un biosensor.
Tomado de Xiaoyan Wu. A novel label-free electrochemical microRNAbiosensor using Pd nanoparticles as anhancer and linker.
Fabricar y evaluar electrodos de GC modificados usando MIT para la determinación cuantitativa
y específica de compuestos orgánicos en muestras acuosas por DPV-
Estudiar al polipirrol como
polímero conductor y su uso
como sensor electroquímico.
Sintetizar MIPs basados en polipirrol
modificando electrodos GC usando AA y
paracetamol como plantillas.
Realizar DPV usando los electrodos
modificados evaluando a diferentes
concentraciones de AA y paracetamol.
TECNOLOGÍA DE IMPRESIÓN MOLECULAR (MIT)
Figura 2. Representación esquemática del principio de la impresión molecular.
Adaptado de Shen y Zhu. Chem. Commun.
TECNOLOGÍA DE IMPRESIÓN MOLECULAR (MIT)
Tabla 2. Resumen de ventajas y desventajas de receptores sintéticos basados en MIPs no covalentes preparados para aplicaciones analíticas.
VENTAJAS DESVENTAJAS
Alternativa de costo efectivo
basado en el reconocimiento de
biomoléculas.
Capacidades catalíticas más bajas que la contraparte biológica.
Fácil preparación; estabilidades
térmica y química mejoradas en
comparación a los anticuerpos.
La heterogeneidad de sitios enlazantes provoca una distribución de
afinidad a sitios enlazantes.
Puede ser preparado en
diferentes presentaciones
(perlas, bloques y películas
delgadas) de acuerdo a la
necesidad de la aplicación.
El sitio activo generado por la plantilla requiere una plantilla
análoga adecuada para el proceso de impresión y afecta las
aplicaciones cuantitativas.
Puede ser almacenado por años
sin perder la afinidad al analito
objeto.
La molienda y tamizado del polímero para aplicaciones como
extracción en fase sólida, llega a ser una labor intensa e ineficiente
en el material obtenido. Técnicas para la formación de perlas,
necesitan obtener partículas MIPs homogéneas dentro de un rango
de tamaño para una mejor realización de la cromatografía.
TECNOLOGÍA DE IMPRESIÓN MOLECULAR (MIT)
Figura 3. Pasos esquemáticos para el mecanismo de formación de los MIPs.
Tomado de Yuan. Electrochemical sensors based on molecularly imprinted membranes at platinum nanoparticles-modified electrode for determination of 17β-estradiol.
POLIPIRROL: POLÍMERO CONDUCTOR
Figura 4. Estructura en las cadenas del polipirrol.
VENTAJAS
Alta conductividad eléctrica.
Biocompatibilidad.Sensibilidad al pH.
Estabilidad.Fácil preparación.
POLIPIRROL: POLÍMERO CONDUCTOR
Figura 5. Estructura del polipirrol (a) reducido, (b) polarón y (c) bipolarón.Figura 5. Formación de bandas durante la polimerización de un monómero conjugado para generar un polímero π-conjugado.
POLIPIRROL: POLÍMERO CONDUCTOR
Figura 6. Reacción química estequiométrica para la síntesis química del PPy.
Figura 7. Estructura del PPy formado a partir de una síntesis electroquímica.
MATERIALES EQUIPOS Y REACTIVOS1 Materiales
* Celda de vidrio de cinco bocas* Electrodos de carbón vítreo recubiertos con teflón.* Electrodo de Referencia Ag/AgCl* Alambre de platino policristalino (contraelectrodo)
2 Equipos* Sistema MILLIPORE MILLI Q PLUS con una resistividad de 18.2 MΩ.cm.* Potenciostato PALM SENS
3 Reactivos* Pirrol, pro analysi, MERCK* Fosfato de sodio dibásico dihidratado, pro analysisMERCK* Fosfato de potasio monobásico, pro analysi, MERCK* Ácido ascórbico, pro analysi, MERCK* Paracetamol recristalizado, comercial*Clorato de potasio, pro analysi, MERCK*Cloruro de potasio, pro analysi, MERCK*Ferricianuro de potasio, pro analysi, MERCK
Electrodo: MIP-PPy-AA/GC
Electrodo de trabajo: GC, Contraelectrodo: Pt, Electrodo de Referencia: Ag/AgCl
Electrolito: KClO4 0.1M, Monómero: Pirrol 0.025M, Plantilla: Ácido ascórbico 10mM.
VC: -0.6 a 0.8V, Velocidad de barrido: 100mV/s, Número de ciclos: 7.
El electrodo NIP-PPy-AA/GC se prepara siguiendo el mismo proceso anterior sin utilizar la
plantilla.
Electrodo: MIP-PPy-Paracetamol/GC
Electrodo de trabajo: GC, Contraelectrodo: Pt, Electrodo de Referencia: Ag/AgCl
Electrolito: KClO4 0.1M, Monómero: Pirrol 0.025M, Plantilla: Paracetamol 0.020M.
VC: -0.6 a 0.8V, Velocidad de barrido: 100mV/s, Número de ciclos: 4.
El electrodo NIP-PPy-Paracetamol/GC se prepara siguiendo el mismo proceso
anterior sin utilizar la plantilla.
Caracterización electroquímica
Electrodo de trabajo: MIP-PPy-AA/GC, NIP-PPy-AA/GC, MIP-PPy-paracetamol/GC y NIP-PPy-paracetamol/GC, Contraelectrodo: Pt, Electrodo de Referencia: Ag/AgCl.
Electrolito: Ferricianuro de potasio 10mM y KCl 0.1M.
VC: -0.2 a 0.6V, Velocidad de barrido: 100mV/s
Análisis por Voltametría de pulso diferencial (DPV): Ácido ascórbico
Electrodo de trabajo: MIP-PPy-AA/GC y NIP-PPy-AA/GCElectrodo de Referencia: Ag/AgCl.Contraelectrodo: Alambre de PtElectrolito: KCL 0.1M y Buffer fosfato 0.05MMolécula objetivo: ÁcidoAscórbicoconcentraciones de 0.25mM a 7.0mM
SISTEMA DE MEDICIÓN
Potencial de acondicionamiento: -0.3VTiempo de acondicionamiento: 60sTiempo de equilibrio: 2sPotencial de inicio: -0.25VPotencial final: 0.65VPaso de potencial: 8mVPulso de Potencial:0.025VTiempo de pulso: 0.07sVelocidad de barrido: 0.025V/s
VOLTAMETRÍA DE PULSO DIFERENCIAL
Después de cada medición los electrodos son lavados en solución de buffer fosfato 0.05M por 5 minutos.
Análisis por Voltametría de pulso diferencial (DPV): Paracetamol
SIS
TE
MA
DE
ME
DIC
IÓN
Electrodo de trabajo: MIP-PPy-paracetamol/GC y NIP-PPy-paracetamol/GCElectrodo de Referencia: Ag/AgCl.Contraelectrodo: Alambre de PtElectrolito: KCL 0.1M y Buffer fosfato 0.05MMolécula objetivo: Paracetamol concentraciones de 10µM a 50µM
VO
LT
AM
ET
RÍA
DE
PU
LS
O
DIF
ER
EN
CIA
L
Potencial de inicio: 0.0VPotencial final: 0.8VPaso de potencial: 8mVPulso de Potencial:0.05VTiempo de pulso: 0.07sVelocidad de barrido: 0.025V/s
LIM
PIE
ZA
DE
L E
LE
CT
RO
DO
M
IP-P
Py-
par
acet
amol
/GC
Contraelectrodo: Alambre de Pt, Electrodo de Referencia: Ag/AgClElectrolito: KCl 0.1M y solución buffer fosfatos0.05MVolametría cíclica: de -0.6V a 1.0V, velocidad de barrido: 100mV/s, Número de ciclos: 5
SINTESIS DEL ELECTRODO: NIP-PPy-AA/GC
Gráfica 1. Voltagramas cíclicos tomados durante la electropolimerización del pirrol (0.025M) sobre GC. Electrolito soporte: KClO4 0.1M, Velocidad de barrido: 100mV/s. Número de ciclos: 7
SINTESIS DEL ELECTRODO: MIP-PPy-AA/GC
Gráfica 2. Voltagramas cíclicos tomados durante la electropolimerización del pirrol (0.025M) en presencia de 10mM de ácido ascórbico sobre GC. Electrolito soporte: KClO4
0.1M, Velocidad de barrido: 100mV/s. Número de ciclos: 7
Figura 8. Representación esquemática de la impresión (a)
y remoción (b) de ácido ascórbico del electrodo
modificado MIP-PPy-AA/GC.
SINTESIS DEL ELECTRODO: NIP-PPy-paracetamol/GC
Gráfica 3. Voltagramas cíclicos tomados durante la electropolimerización del pirrol (0.025M) sobre GC. Electrolito soporte: KClO4 0.1M, Velocidad de barrido: 100mV/s. Número
de ciclos: 4
SINTESIS DEL ELECTRODO: MIP-PPy-paracetamol/GC
Gráfica 4. Voltagramas cíclicos tomados durante la electropolimerización del pirrol (0.025M) con paracetamol 0.020M sobre GC. Electrolito soporte: KClO4 0.1M, Velocidad de
barrido: 100mV/s. Número de ciclos: 4
REMOCIÓN DE LA PLANTILLA DEL MIP-PPy-paracetamol/GC
Gráfica 5. Voltagramas obtenidos durante la remoción del paracetamol del electrodo MIP-PPy-paracetamol/GC. Velocidad de barrido: 100mV/s. Electrolito KCl 0.1M + Buffer fosfato
0.05M. Número de ciclos: 45.
REMOCIÓN DE LA PLANTILLA DEL MIP-PPy-paracetamol/GC
Gráfica 6. Voltagramas estabilizado para el electrodo MIP-PPy-paracetamol/GC luego de remover la molécula plantilla. Velocidad de barrido: 100mV/s. Electrolito soporte: KCl 0.1M +
Buffer fosfato 0.05M.
REMOCIÓN DE LA PLANTILLA DEL MIP-PPy-paracetamol/GC
Gráfica 7. DPV usando el electrodo GC para la identificación de la liberación de paracetamol del electrodo MIP-PPy-paracetamol/GC. Electrolito soporte: KCl 0.1M + Buffer fosfato 0.05M.
Figura 9. Representación esquemática de la impresión (a) y remoción (b) de paracetamol del electrodo modificado MIP-
PPy-paracetamol/GC.
CARACTERIZACIÓN: ELECTRODOS: MIP-PPy-AA/GC y NIP-PPy-AA/GC
Gráfica 8. Voltagramas estabilizados para los electrodos GC, NIP-PPy-AA/GC y MIP-PPy-AA/GC. Electrolito soporte: Ferricianuro de potasio 10mM + KCl 0.1M. Velocidad de barrido: 100mV/s.
CARACTERIZACIÓN: ELECTRODOS: MIP-PPy-paracetamol/GC y NIP-PPy-paracetamol/GC
Gráfica 9. Voltagramas estabilizados para los electrodos GC, NIP-PPy-paracetamol/GC y MIP-PPy-paracetamol/GC. Electrolito soporte: Ferricianuro de potasio 10mM + KCl 0.1M. Velocidad de
barrido: 100mV/s.
DPV: ANÁLISIS DE ÁCIDO ASCÓRBICO
Gráfica 10. DPV del electrodo NIP-PPy-AA/GC a diferentes concentraciones de AA en un rango de 1.5mM a 7.0mM a pH 8.5.
DPV: ANÁLISIS DE ÁCIDO ASCÓRBICO
Gráfica 11. DPV del electrodo MIP-PPy-AA/GC a diferentes concentraciones de AA en un rango de 1.5mM a 7.0mM a pH 8.5.
DPV: ANÁLISIS DE ÁCIDO ASCÓRBICO
Gráfica 12. Respuesta de los electrodos MIP y NIP-PPy-AA/GC frente a diferentes
concentraciones de AA.
Electrodo R σ L.D.
MIP-PPy-AA/GC 0.99658 0.24 0.6mM
NIP-PPy-AA/GC 0.98255 0.40 1.2mM
Tabla 3. Resumen de resultados de la curva de calibración de los
electrodos molecularmente impresos para determinación de
ácido ascórbico.
DPV: ANÁLISIS DE PARACETAMOL
Gráfica 13. DPV del electrodo NIP-PPy-paracetamol/GC a diferentes concentraciones de AA en un rango de 10µM a 50µM a pH 8.5.
DPV: ANÁLISIS DE PARACETAMOL
Gráfica 14. DPV del electrodo MIP-PPy-paracetamol/GC a diferentes concentraciones de AA en un rango de 10µM a 50µM a pH 8.5.
DPV: ANÁLISIS DE PARACETAMOL
Gráfica 15. Respuesta deLelectrodo MIP-PPy-AA/GC frente a diferentes concentraciones de
paracetamol.
Electrodo R σ L.D.
MIP-PPy-AA/GC 0.9982 0.00966 2.8µM
Tabla 4. Resumen de resultados de la curva de calibración del
electrodo molecularmente impreso para determinación de
paracetamol.
DPV: ANÁLISIS DE PARACETAMOL
Gráfica 16. Voltagramas estabilizados luego de 5 ciclos durante la limpieza del electrodo MIP-PPy-paracetamol/GC. Electrolito: KCl 0.1M + Buffer fosfato 0.05M. pH 8.5. Velocidad de
barrido: 100mV/s
Se logró estudiar el polipirrol como polímero conductor y sintetizarlo
electroquímicamente sobre GC.
Se prepararon MIPs y NIPs en base a polipirrol
y se estudiaron las diferencias durante el
proceso de polimerización.
Usando DPV se realizaron curvas de
calibración usando los electrodos modificados para determinación de
pacido ascórbico y paracetamol.
top related