Resumen Ejecutivo: El desarrollo de biosensores simples y confiables para la inmovilización de enzimas es esencial y representa una de las áreas emergentes en nanotecnología.
La detección de biomoléculas es de enorme interés en áreas de salud, ambiente y alimentos, en este sentido existe un creciente interés en la utilización de nanomateriales para este fin, y específicamente los nanotubos de carbono (NTC) ofrecen la posibilidad de desarrollar dispositivos con alta sensibilidad, selectivos, rápidos, confiables y económicos, lo cual puede tener un alto impacto en el país en el área biomédica. Así, los NTC constituyen la nueva generación de sistemas de biosensores ultrarrápidos y ultrasensibles [1-3]. Los NTC son caracterizados por su alta área superficial, sus excelentes propiedades eléctricas, mecánicas y electroquímicas. Por otra parte, su capacidad de transferencia electrónica es responsable del rápido tiempo de respuesta, además son sistemas altamente estables.
La modificación de las paredes de los NTC con diferentes nanopartículas, puede mejorar fuertemente el comportamiento de estos para inmovilizar enzimas. Varios materiales han sido utilizados para esta modificación, entre ellos nanopartículas de dióxido de titanio, debido a su fuerte potencial foto-oxidante, alta estabilidad química y amplio band-gap, lo cual le da un rango de aplicación muy alto, las cuales incluyen biosensores y celdas solares y fotocatálisis. Por otra parte, zirconia nanoestructurada ha sido propuesta como biomarcador en la detección de cáncer oral [4-7] y también para inmovilización de enzimas en condiciones suaves [8]. La hidroxiapatita, tiene una alta capacidad de adsorción de biomoléculas, además de su excelente biocompatibilidad.
Por lo que, la combinación de NTC recubiertos con nanopartículas de dióxido de titanio, dióxido de circonio o hidroxiapatita tiene la ventaja, aparte de mejorar la biocompatibilidad, de aprovechar las propiedades de estas nanopartículas que combinadas con los NTC pueden ofrecer un efecto sinergistico como biosensores.
Considerando lo antes expuesto, el siguiente trabajo tiene como propósito obtener y caracterizar sistemas nanoestructurados basados en el recubrimiento de NTC con distintos materiales, tales como TiO2, ZrO2, HAp y sus combinaciones; así como también adicionarle nanopartículas de Plata (Ag) a algunas nanoestructuras y utilizarlos como biosensores para inmovilización de diferentes enzimas, estos son dispositivos externos, con los cuales se medirá una respuesta electroquímica cuando una enzima especifica es adsorbida directamente sobre la superficie del electrodo formado por un soporte sobre el cual se colocan los nanotubos de carbono modificados, con una mejora en la tranferencia directa de electrones . Se utilizará glucosa oxidasa como enzima patrón, la cual es una oxidorreductasa que cataliza la oxidación de la glucosa.
Objetivos General: Obtener y caracterizar sistemas nanoestructurados basados en nanotubos de carbono recubiertos con titania, zirconia e hidroxiapatita, con y sin inclusión de partículas de plata, para diversas aplicaciones como biosensores para inmovilización de enzimas.
Objetivos Específicos:
- Purificar y Funcionalizar los nanotubos de carbono usando un método oxidativo.
- Obtener materiales compuestos nanoestructurados mediante el recubrimiento de los nanotubos de carbono con titania y zirconia, a dos concentraciones másicas del nanotubo de carbono, dos tiempos de envejecimiento del gel, con y sin tratamiento térmico.
- Recubrir con hidroxiapatita los materiales nanoestructurados compuestos por nanotubos de carbono recubiertos con titania y zirconia, usando el método de precipitación química y mediante inmersión en una solución de SBF.
- Insertar partículas de plata en los materiales nanoestructurados basados en nanotubos de carbono recubierto con titania y zirconia, usando el método de impregnación húmeda y el método poliol.
- Caracterizar térmica, morfológica y estructuralmente los sistemas nanoestructurados obtenidos.
- Determinar el efecto de la concentración del nanotubo de carbono, el tiempo de envejecimiento del gel y del tratamiento térmico en las propiedades térmicas, morfológicas y estructurales de los diferentes compuestos obtenidos.
- Diseñar Biosensores enzimáticos, y realizar pruebas de actividad enzimática con la glucosaoxidasa como patrón.
Instituciones Participantes:
PUCE, YACHAY TECH, EPN, ESPOL.
Participantes:
Director del proyecto Dr. Patricio Espinoza.
Co-director Gema González.
- Patricio J. Espinoza Montero
- Lenys Fernández
- Gema González
- Antonio Diaz
- Andrés Geottffrey
- Mayra Mora
- Rafael Uribe
- Luis Lascano
- Ana Rivas
Presupuesto adjudicado: $69652
Estado del proyecto: Firma de convenios.
