ppi 201502ZU4659
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VOL.42 ENERO - ABRIL 2019 No.1
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 42, No. 1, 2019, Enero-Abril, pp. 03-47
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 42, No. 1, 2019, 3-9
Electrochemical behavior of tryptophan (TRP) in the
presence of interfering agents using a vitreous carbon
nanoparticles (AuNPs)
S. Menolasina1,2* , R. Campos1, C. Padilla1
1Laboratorio de Investigaciones Electroquímicas, Facultad de Farmacia y Bioanálisis, Universidad de Los
Andes, Mérida 501, Venezuela
2Facultad de Ciencias, Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador
*Autor de contacto: menolasina1960@gmail.com
https://doi.org/10.22209/rt.v42n1a01
Recepción: 22/11/2016 | Aceptación: 12/07/2018 | Publicación: 31/12/2018
Abstract
The electrochemical oxidation of Tryptophan (TRP) on a vitreous carbon surface is a slow electronic transfer
process that occurs at a high overpotential and is affected by the adsorption of the oxidation products of certain interfering
substances such as, ascorbic acid (AA) and uric acid (AU), which are oxidized to potentials very close to the potential of
: Nano gold particles; electrochemical oxidation; tryptophan; Voltammetry.
Comportamiento electroquímico del Triptófano (TRP)
en presencia de interferentes empleando un electrodo
nanopartículas de oro (AuNPs)
Resumen
electrónica lento que ocurre a altos sobrepotenciales y se ve afectado por la adsorción de los productos de la oxidación
de ciertas sustancias interferentes tales como, ácido ascórbico (AA) y ácido úrico (AU), las cuales se oxidan a potenciales
AuNPs/
L-1-1
Palabras clave: nano partículas de oro; oxidación electroquímica; triptófano.
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4Menolasina y col.
El TRP es un aminoácido esencial con funciones
biológicamente importantes, como el neurotransmisor
serotonina y la neuro hormona melatonina [1,2]. La
asociada a ciertos trastornos de la conducta del ser
humano (depresión, esquizofrenia, alucinaciones anorexia
y bulimia) [3] y a la aparición de ciertas enfermedades
como Alzheimer y Parkinson [4,5].
El TRP no puede ser sintetizado directamente en
el cuerpo humano, en general es incorporado en la dieta, a
partir de productos alimentarios y fórmulas farmacéuticas.
Estas razones hacen que sea muy importante establecer
métodos simples, selectivos y sensibles para su
determinación. Se han reportados métodos para su
determinación utilizando técnicas espectroscópicas
[6], electroforesis capilar con detección electroquímica
[7] y quimioluminiscencia [8]. Estas técnicas conducen
a procedimientos laboriosos y complejos que hacen
imposible su aplicación en el análisis clínico, donde se
busca abaratar el costo del análisis.
Desde hace varios años se ha venido
desarrollando nuevos métodos, basados en técnicas
clásicos. Estos nuevos métodos se basan en la aplicación
de sensores electroquímicos desarrollados a partir de
simples, rápidos y baratos.
sensibles y de fácil uso por lo que podrían ofrecer
una alternativa interesante en la determinación del
triptófano en análisis clínico. Sin embargo, el proceso de
transferencia electrónica de su oxidación electroquímica
electródicas como la de carbón vítreo [9].
En la literatura se encuentran una variedad de
amentar la sensibilidad en la detección electroquímica
del TRP [10-20]. En la mayoría de estos trabajos se
nanocompuestos derivados del grafeno (nanotubos de
carbono (CNT), tanto de pared simple como de pared
múltiple) [10,15-18,20]. Esto debido a que conjugan
una alta estabilidad química y térmica, una gran
dispersabilidad y una gran conductividad electrónica,
todo ello unido a unas dimensiones nanoscópicas que lo
hacen compatible con la detección del analito de interés
su principal inconveniente radica en su alto costo.
Además, en la mayoría de estos trabajos no se estudia el
comportamiento electroquímico del TRP en presencia
de sustancias electroactivas, tales como AA y AU, cuyos
productos de su oxidación electroquímica pueden afectar
al proceso de trasferencia electrónica de la oxidación del
TRP. Tanto el AU como el AA suelen estar presentes en los
se encuentra el TRP. Existen pocos estudios reportados en
la literatura sobre la oxidación electroquímica del TRP en
presencia de AA y el AU [21,22].
En la última década se han desarrollado sensores
(SCV) con sustancias químicas que actúan como soporte
son biocompatibles con una gran cantidad de sustancias
electroactivas de interés médico y farmacológico. Además,
en la formación de enlaces covalentes con una gran
variedad de sustancias orgánicas e inorgánicas [23-25].
En el presente trabajo se estudió el
la oxidación del TRP en presencia de AA y AU como
interferentes, donde la relación entre las concentraciones
del interferente y el TRP está entre 50 y 500, empleando
un sensor electroquímico desarrollado con AuNPs
Parte Experimental
Reactivos
El TRP, el ácido ascórbico (AA) y el ácido úrico
ácido tetracloro áurico por MercK. El agua utilizada fue de
los reactivos fueron utilizados sin ningún tratamiento
Soluciones de más baja concentración fueron preparadas
por dilución de las soluciones stock con agua desionizada
Síntesis de AuNPs
La formación de AuNPs se llevó a cabo a partir
de la reducción química del ácido tetracloroaurico en
presencia de citrato como agente reductor quien a su
vez actúa como estabilizante, impidiendo la formación
de agregados, de acuerdo al procedimiento descrito por
Cai et.al. [26]; la disolución de oro coloidal formada fue
almacenada en un recipiente de color ámbar a 4oC.
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5
Comportamiento electroquímico del Triptófano (TRP)
Aparatos
un potenciostato/galvanostato Autolab PGSTAT12 y una
celda de vidrio de un compartimiento y tres electrodos. Un
electrodo de Ag/AgCl (sat) fue utilizado como electrodo
de referencia y un alambre de platino como electrodo
secundario. Como electrodos de trabajo se utilizaron,
electrodos de disco de carbón vítreo (CV), (d=3mm) sin
Los experimentos de UV-visible fueron realizados
en un espectrofotómetro UV/VIS JEWAY empleando una
celda plástica de 1cm de espesor.
El tamaño y forma de las AuNPs fueron evaluadas
con un microscopio de electrónico de transmisión, marca
Hitachi, modelo H7000.
Tratamiento de las SCV
Las SCV fueron pulidas con diferentes grados de
agua desionizada como lubricante. Posteriormente,
electroquímica por VC en una solución 0,1 mol L-1 H4
aplicando quince barridos cíclicos entre -0,2 V y 1,7 V. Este
.
de CV se realizó siguiendo el procedimiento descrito por
Chai et.al. [27], aplicándole un barrido de potencial por VC
entre -0,2 hasta 1,7 V a una velocidad de barrido de 0,1 V
s-1 por diez ciclos. Bajo estas condiciones experimentales
interacción de uno de los grupos amino que posee con los
grupos funcionales (grupos carbonílicos y carboxílicos)
aplicando aire frio hasta que el solvente de la mezcla se
pH 6,7.
Resultados y Discusión
Caracterización del tamaño de las AuNPs
Las técnicas de espectroscopia UV-visible y
microscopia electrónica de transmisión (TEM) permitieron
caracterizar el tamaño y forma de las AuNPs sintetizadas.
de AuNPs sintetizadas por reducción del ácido tetracloro
áurico con citrato, la aparición de un máximo de absorción
a 525 nm, es característico de AuNPs con un tamaño de
16 a 20 nm, de acuerdo a los resultados reportados en la
literatura [28]. La Figura 1B muestra la imagen obtenida
por TEM de las AuNPs sintetizadas, observándose que
presentan una forma irregular y un tamaño promedio de
18,2 ± 2,1 nm.
Figura 1. A) Espectro UV/VIS de una mezcla coloidal
de oro en medio acuoso. B) Imagen de AuNPs de oro
obtenidas por TEM de la síntesis con citrato de sodio
La Figura 2 muestra la VC del TRP 1x10-4 mol L-1
en solución tampón de acetato pH 4,6, sobre un electrodo
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6Menolasina y col.
en una solución 0,1 mol L-1
H4 aplicando quince barridos cíclicos entre -0,2 V y 1,3
V. La corriente de oxidación del TRP a 0,85 V, es tres veces
es atribuido a que el proceso de limpieza electroquímica
una distribución de grupos funcionales diferente a la
favorece a la oxidación electroquímica del TRP. Se observa
a 0,3 V un pico B atribuido a la posible reducción del
producto de la oxidación del TRP (2-amino-3-(5-oxo-3,5-
TRP) [30], señal de reducción utilizada recientemente
para la detección indirecta de TRP [30]. Este resultado nos
una distribución de grupos funcionales diferentes, capaces
de catalizar la reducción del producto de la oxidación del
TRP sin necesidad de la presencia de una enzima en el
medio de reacción.
Figura 2. Voltamperogramas cíclicos registrados en una
solución reguladora acético/acetato (pH 3,6) + 1x10-4
mol L-1
200 mV.s-1
En la Figura 3A se muestra, el voltamperograma
del primer barrido cíclico, correspondiente al
comportamiento electroquímico del TRP, AA y AU en una
solución reguladora acético/acetato pH 4,6 + 5x10-4 mol
L-1 de TRP y 1x10-4 mol L-1 de AA y AU utilizando el
separación de los picos de oxidación de dichas sustancias
(±0,2V entre cada pico). Este comportamiento lo hemos
detección simultánea del TRP, AA y AU. Sin embargo,
sucesivos en la misma solución (Figura 3B), la forma del
voltamperograma cambia y se pierde la resolución de los
picos de oxidación observados en la Figura 3A. Este
comportamiento sugiere que después del primer barrido
Figura 3. Voltamperograma cíclico registrado en una
solución reguladora acético/acetato (pH 3,6) + 5x10-4 mol
L-1 TRP + 1x10-4 mol L-1 AA + 1x10-4 mol L-1 AU con un
-1
Este comportamiento no permite su uso para la
de oxidación del TRP este pierde su capacidad sensora en
mediciones sucesivas.
La respuesta voltamperométrica sobre el
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Comportamiento electroquímico del Triptófano (TRP)
AU disminuyen con respecto a las señales observadas
electrostáticos de las AuNPs y por efectos estéricos de la
disminuyen, al aplicar barridos cíclicos sucesivos la forma
del voltamperograma no cambia, lo que es indicativo de
electródica, y la pasiven (Figura 4B). Este comportamiento
y AU.
Figura 4. A) Voltamperogramas cíclicos obtenidos con el
sensor
solución reguladora acético/acetato (pH 3,6) + 1x10-4 mol
L-1 TRP + 1x10-4 mol L-1 AA + 1x10-4 mol L-1 AU, n = 200
mV s-1. B) Comportamiento electroquímico del electrodo
cíclicos sucesivos bajo las mismas condiciones de A.
En la Figura 5 se muestra la familia de
concentración de AA en 1x10-4 mol L-1 y la del AU en
1x10-5 mol L-1 y variando la concentración de TRP desde
2x10-7 a 1,3x10-6 mol L-1. Se observa que la señal del
pico de oxidación del TRP a 0,85 V se incrementa al
aumentar la concentración de dicho compuesto. Mientras
que la señal correspondiente a la oxidación del AA
alrededor de 0,2 V se mantiene constante y la señal de
oxidación del AU alrededor de 0,5 V disminuye.
Figura 5. Familia de voltamperogramas obtenidos
una solución tampón acetato pH 4,6 con el electrodo
variando la concentración
de TRP y manteniendo constante la concentración de AA
1x10-4 mol L-1 y AU 1x10-5 mol L-1
.
En la se muestra la curva de calibración
del TRP, donde se observa que existe una relación lineal
entre la corriente del pico de oxidación (ipoxid) del TRP y la
concentración.
Figura 6. Comportamiento de Ipoxid vs concentración de
4.
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 42, No. 1, 2019, Enero-Abril, pp. 03-47
8Menolasina y col.
Estos resultados muestran que el electrodo
podría ser utilizado para
El límite de detección fue determinado
considerando que la mínima concentración de TRP que
puede ser detectada proporciona una señal igual a la
señal del blanco más tres veces la desviación estándar
determinado considerando que la mínima concentración
igual a la señal del blanco más diez veces la desviación
estándar del blanco. El límite de detección obtenido fue
160 nmol L-1-1,
son similares a los reportados en la literatura, [7, 13, 20].
Conclusiones
cual se puede detectar simultáneamente las señales de
oxidación del TRP, AA, AU y la visualización del pico de
reducción del producto de la oxidación del TRP, sin que la
de los productos de la oxidación de los compuestos antes
mencionados después de barridos de potencial sucesivos.
AU en solución tampón acetato pH 4,6, donde la relación
entre la concentración del interferente y el TRP está entre
50 y 500, obteniéndose un límite de detección de 160
nmol L-1-1.
Agradecimientos
Los autores agradecen al CDCHT-ULA (FA-517-
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Esta revista fue editada en formato digital y publicada
en Diciembre de 2018, por el Fondo Editorial Serbiluz,
Universidad del Zulia. Maracaibo-Venezuela
Vol. 42. N°1, Enero - Abril 2019, pp. 02 - 45__________________
