Detección electroquímica de peróxido de hidrógeno usando peroxidasa de pasto Guinea (Panicum maximum) inmovilizada sobre electrodos serigrafiados de puntos cuánticos

Electrochemical detection of hydrogen peroxide using peroxidase from Guinea grass (Panicum maximum) immobilized on screen-printed quantum dots electrode

Los biosensores electroquímicos son herramientas analíticas de rápida y confiable respuesta que han adquirido especial interés en los últimos años gracias a la posibilidad de integrar biomoléculas con electrodos hechos a base de materiales nanométricos. En este trabajo se desarrolló un biosensor electroquímico para detección de peróxido de hidrógeno (H₂O₂) usando peroxidasa de pasto Guinea (PPG) inmovilizada sobre electrodos serigrafiados de puntos cuánticos (ESPC). La PPG fue aislada y parcialmente purificada a partir de hojas de pasto Guinea con una actividad específica de 602 U mg-1. Posteriormente, la PPG fue inmovilizada sobre la superficie del ESPC mediante adsorción física y el estudio del comportamiento electroquímico fue llevado a cabo mediante voltamperometría cíclica y cronoamperometría. La PPG reveló una pareja bien definida de señales redox a 17 mV/-141 mV correspondientes al proceso redox del grupo hemo (Fe²⁺/Fe³⁺) de las peroxidasas. La reducción bioelectrocatalítica del peróxido de hidrógeno se observó a un potencial redox de -645 mV vs Ag. Este proceso fue controlado por difusión de las especies en la superficie del electrodo en un rango de velocidad de barrido lineal de 50-500 mV/s. La cronoamperometría permitió la construcción de curvas de calibración entre la corriente de reducción y la concentración del H₂O₂ para la determinación de parámetros analíticos como sensibilidad, rango lineal y nivel mínimo de detección. El desarrollo de este biosensor amperométrico se convierte en un paso preliminar para la construcción de un dispositivo portátil y de respuesta rápida para el análisis de H₂O₂ en muestras de interés ambiental y biomédico.

Introducción

La determinación de H₂O₂ en diferentes tipos de matrices ambientales y biomédicas es de suma importancia ya que a nivel industrial es usado como agente blanqueador en la industria de papel y en tintes para el cabello y sus desechos son arrojados sin ningún control sobre fuentes hídricas. Por otro lado, el H₂O₂ juega un papel muy importante en diferentes tipos de reacciones bioquímicas, por ejemplo, concentraciones elevadas de H₂O₂ contribuyen al daño oxidativo de diferentes enzimas y proteínas que podrían estar correlacionadas con enfermedades como el cáncer. Por lo tanto, es muy importante no únicamente detectar el H₂O₂ sino también determinar su concentración exacta. Actualmente, existen métodos bastante precisos y exactos basados en técnicas analíticas como: espectrometría, cromatografía acoplada a masas y HPLC. Sin embargo, estos métodos presentan desventajas tales como: largos tiempos de análisis, uso de personal capacitado, costos elevados, entre otros. Los biosensores electroquímicos son dispositivos bio-analíticos que integran un elemento de reconocimiento biológico (enzimas, proteínas, virus, tejidos celulares, bacterias, etc.) en la superficie de un transductor y mediante un voltaje operacional se produce una corriente en función de la concentración del analito a determinar.