Resumen:
La inmovilización de enzimas sobre materiales conductores, es un tema de
investigación ampliamente estudiado para el desarrollo de biosensores y bioceldas
de combustible. Los métodos más comunes para el anclaje de estas moléculas
(enlace covalente, cross-linking, o inclusión en geles y membranas) a menudo
interfieren con la catálisis enzimática debido a la oclusión de sitios activos,
desnaturalización de la enzima o problemas de difusión del sustrato. El uso de
Quantum dots como matriz de soporte para la inmovilización enzimática ha sido
reportada como una alternativa viable para el anclaje de macromoléculas,
disminuyendo en gran medida los problemas antes mencionados. En este trabajo
se presenta una comparación entre Quantum dots de carbono (GSH-CQD) y de
CdTe (GSH-CdTeQD) ambos recubiertos con glutatión (GSH), para la
inmovilización de la enzima Glucosa oxidasa (GOx) así como de las enzimas Lacasa
(Lc) Glucosa deshidrogenasa (GDH) y β-Galactosidasa (Gal). La superficie de
electrodos de grafito, nanoesponja y papel de fibra de carbono (Toray) fue
modificada con 5,10,15,20-Tetrakis (1-metil-4-piridinio) Porfirina, luego se depositó
una capa de Quantum dots (GSH-CQD o GSH-CdTeQD) para finalmente anclar la
GOx. Los electrodos modificados fueron evaluados por diversas técnicas tanto
electroquímicas como fisicoquímicas. Los resultados obtenidos muestran que los
GSH-CQD y GSH-CdTeQD tienen una mayor capacidad de inmovilización que el
electrodo de grafito sin modificaciones sin embargo los electrodos modificados con
GSH-CdTeQD son más sensibles a la glucosa. Esto sugiere que el sistema
Porfirina/GSH-CdTeQD/GOx es adecuado para implementarse en el desarrollo de
una biocelda de combustible.
Descripción:
The enzyme immobilization on conductive materials is a topic research for the
development of biosensors and biofuel cells. The most common anchoring methods
(covalent binding, cross-linking or inclusion in gels and membranes), often interfere
with enzymatic catalysis due to active sites occlusion, enzyme denaturation or
substrate diffusion problems. The use of Quantum dots (QD) as support matrix for
the enzyme immobilization, has been reported as a viable alternative for the
macromolecules anchoring, diminishing to a great extent the most well-known
problems. In this work, a comparison between Graphene QD´s (GSH-CQD) and
CdTe QD´s (GSH-CdTeQD) coated with glutathione is presented for the
immobilization of the enzyme Glucose oxidase (GOx) as well as enzymes Lacasse
(Lc), Glucose dehydrogenase (GDH) and β-galactosidase (Gal). The surfaces of
graphite electrodes, carbon nanofoam and Toray paper was modified, with
5,10,15,20-Tetrakis (1-methyl-4-pyridinium) Porphyrin, a layer of QD was deposited
to finally anchor GOx. The modified electrodes were evaluated by various
electrochemical and physicochemical techniques. The results obtained show that
QD´s modified electrodes have a greater immobilization capacity than graphite
electrode and electrodes modified with GSH-CdTeQD are more sensitive to glucose.
This suggests that the Porphyrin/GSH-CdTeQD/GOx system is suitable to be
implemented in the development of a biofuel cell.