Determinación electroquímica de la serotonina con electrodo de carbono vítreo, modificado con diversos nanomateriales de

grafeno

Grafeno• Sustancia formada por carbono puro,

con átomos dispuestos en un patrónregular hexagonal similar al grafito, peroen una hoja de un átomo de espesor

• Se usa para obtener óxido de grafenousado como material de carbónhidrofílico no conductor

• Descubierto en 2004, tiene aplicacionesen catálisis, componentes electrónicos,sensores químicos, baterias ion Li, etc.

Serotonina (5-hydroxytryptamine, 5-HT)

• Importante biomolécula en los sistemas fisiológicos,regula el estado de ánimo, el sueño, la emesis, lasexualidad y el apetito.

• Bajos niveles se asocia a depresión ansiedad ymigraña

• Altos niveles pueden manifestar toxicidad y efectospotencialmente fatales (sindrome serotonina)

• Hay interés en el desarrollo de electrodos para ladeterminación electroquímica de la serotonina.

• Problemas para la determinación de la serotonina esla coexistencia con sustancias biológicas como ladopamina (DA) y el acido ascórbico (AA), tienenpotenciales de oxidación similares.

• Respuestas voltamétricas interfieren entre si

• Desarrollar técnicas más rápidas, más simples y mássensibles usando electrodos modificadosquímicamente.

Métodos electroanalíticos actuales

• Usan electrodos desnudos convencionales

• Baja sensibilidad y selectividad

• Estas desventajas se superan con electrodos modificados

• Existen reportes de electrodos modificados con grafeno, fullerenos y nanotubos de carbón

Objetivo

• Estudiar un biosensor electroquímico para la detecciónde la serotonina en presencia de dopamina y ac.ascórbico usando diferentes tipos de grafeno.

• Caracterización del grafeno: espectroscopiafotoelectrónica de rayos X (XPS), microscopiaelectrónica de barrido de emisión de campo (FE-SEM) yespectroscopia de impedancia electroquímica (EIS).

• Evaluación del electrodo modificado: voltametríacíclica (CV), voltametría diferencial de pulsos (DPV) ycronoamperometría (CA).

Procedimiento experimental

• Celda de tres electrodos:– electrodo de grafeno modificado: electrodo de

trabajo.

– Alambre de platino: electrodo auxiliar.

– Electrodo Ag/AgCl: electrodo de referencia

• Reactivos quimicos grado analítico: polvo de grafito, hidrazina monohidrato, clorhidrato de hidroxilamina, hidróxido de amonio, etc.

• Experimentos electroquímicos a temperatura ambiente

Preparación nanohojas de grafeno

Hidracina: N2H4Hidroxilamina: NH2OH.HCl1,4-butanedithiol: (SH-(CH2)4-SH)

La presencia de los grupos tiol se confirmaron por XPS

La superficie del electrodo modificado se recubrió con una suspensión de grafeno negro en agua destilada

ResultadosEspectroscopia electrónica de rayos X (XPS)

Microscopia electrónica de barrido de emisión de campo

Fig. 2. FE-SEM images of GO (A) and GO-S-(CH2)4-SH (B).

Pasa de superficie arrugada GO a superficie plana de GO-S-(CH2)4-SH (B).

Espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS)

Fig. 3. Nyquist plots of bare GCE (a), GO (b), RGO1 (c), RGO2 (d), RGO3 (e), GO-SH (f), and GO-S-(CH2)4-SH (g) modified GCEs in 0.1 M KCl containing 5 mM[Fe(CN)6]3−/[Fe(CN)6]4− at an applied frequency range from 105 to 10−2 Hz. The semicircle was magnified at a different range.

Voltametría cíclica

Fig. 4. CVs at bare GCE in the presence of 100 M 5-HT at bare GCE (a), GO (b), RGO1 (c), RGO2 (d),RGO3 (e), GO-SH (f), and GO-S-(CH2)4-SH (g) modified GCEs in 0.1 M PBS (pH 7.4), at a scan rate of0.1 V/s, with an accumulation time of only 10 s.

Voltametria diferencial de pulsos

Fig. 5. DPVs of 20 mM 5-HT in the absence of interfering substances (red line), in the presence of 20 mM DA(blue line), and in the presence of both 20 mM DA and 200 mM AA (green line) recorded at GO (a), GO-SH (b),GO-S-(CH2)4-SH (c), RGO1 (d), RGO2 (e), and RGO3 (f) modified GCEs in 0.1 M PBS (pH 7.4), at a scan rate of0.025 V/s. (For interpretation of the references to color in this figure legend, the reader is referred to the webversion of the article.)

Respuesta amperométrica

Fig. 6. Amperometric response of 5-HT recorded at GO (a), RGO1 (b), RGO2 (e), RGO3 (d),GO-SH (e), and GO-S-(CH2)4-SH (f) modified GCEs in 0.1 M PBS at pH 7.4(A→B, 1.0×10−6 M; B→C, 2.0×10−6 M; C→D, 4.0×10−6 M; D→, 6.0×10−6 M) at anapplied potential of +0.35 V.

Resumen de las figuras comparados con los resultados de la literatura

Conclusiones

• Se sintetizo grafeno usando varios reductores y secaracterizó por XPS, SEM y métodoselectroquímicos

• Los RGO sintetizados mostraron alta sensibilidady buena selectividad comparados con resultadosreportados previamente para la determinación dela serotonina

• El grafeno modificado RGO1 tuvo el límite dedetección más bajo, mejor selectividad, rangolineal más amplio, tiempo de respuesta másrápido y pico mejor definido de la serotonina