ppi 201502ZU4659
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UNIVERSIDAD DEL ZULIA
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DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA
REVISTA TÉCNICAREVISTA TÉCNICA
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1954-1958
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Villanueva, con elementos
novedosos de adaptación
climática.
Policromía de la obra: Artista
Zuliano Victor Valera.
VOL.42 MAYO - AGOSTO 2019 No.2
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 42, No. 2, 2019, Mayo-Agosto, pp. 47-97
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 42, No. 2, 2019, 91-97
Construction of a selective electrode to cimetidine
M.Troconis1* ,J.Palmar1 , L. Rolon1 ,L. Araujo1 , A. Prieto1 , I. Piña1
1Laboratorio de AnálisisQuímico - Electroquímica (LAQE). Departamento de Química. Facultad de Ingeniería.
Universidad del Zulia (LUZ). Apartado 15251, Maracaibo, 4003, Venezuela.
*Autor de Contacto:ve
https://doi.org/10.22209/rt.v42n2a06
Recepción: 02/03/2018 | Aceptación: 10/04/2019 | Publicación: 01/05/2019
Abstract
In this work, the electrochemical response of a selective heterogeneous membrane electrode to cimetidine by
incorporating an ion pair complex cimetidine- phosphotungstic acid (CMT- AFT) as electroactive material, dibutyl phthalate
(DBP) as a plasticizer and polyvinyl chloride (PVC) as support, was constructed and evaluated. Parameters that effect the
performance were optimized, such as; membrane composition, concentration of internal solution and pH. The electrode
showed fast and stable response with a linear interval of 1.00x10-4 to 1.00x10-1 M in cimetidine when it was used in a pH
range between 2.73-5.00 units, a slope of 56.63 ± 0.06 mV per decade and a detection limit of 3.98x10-5 M at 25.00 ± 1.00 ° C.
The electrode exhibited good cimetidine selectivity respect to a number of common inorganic ions. The membrane electrode
was applied for the determination of cimetidine in pharmaceutical formulations by direct potentiometric, obtaining results
Keywords: Cimetidine, selective electrode, heterogeneous membrane, direct potentiometric.
Construcción de un electrodo selectivo a cimetidina
Resumen
En este trabajo, se construyó y evaluó la respuestaelectroquímica de un electrodo de membranaheterogéneaselectivo
a cimetidinaincorporando un complejo de par iónicocimetidina - ácidofosfotúngstico (CMT-AFT) como material
parámetros que afectan el funcionamientodelelectrodo, tales como: composición de la membrana, concentración de la
disolucióninterna y pH. El electrodomostróunarespuestarápida y estable con un intervalo lineal desde 1,00x10-4 hasta
1,00x10-1 M encimetidina al serutilizadoen un rango de pH entre 2,73 – 5,00 unidades, unapendiente de 56,63 ± 0,06
mV pordécada y un límite de detección de 3,98x10-5 M a 25,00 ± 1,00 ° C. El electrodoexhibióunabuenaselectividad
para la cimetidina con respecto a un número de ionesinorgánicoscomunes. El electrodo de membranafueaplicadoen la
determinación de cimetidinaenformulacionesfarmacéuticasmediantepotenciometríadirectaobteniéndoseresultados que no
Palabras clave: Cimetidina, electrodo selectivo, membrana heterogénea, potenciometría directa.
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 42, No. 2, 2019, Mayo-Agosto, pp. 47-97
92 Troconis y col.
Introducción
La guanidina-(N’’-ciano –N-metil-N’[2-[(5-metil-
1H-imidazol-4-il) metil] tio] etil] comúnmente conocida
como cimetidina (Figura 1), fue el primer fármaco
estomacales e intestinales causadas por exceso de acido
grupo de ácidos llamados antagonistas de la histamina-2
o bloqueadores de losreceptores H2 que se encuentran
localizados en las células de la pared estomacal, que
ayuda a bloquear a estetipo de receptores induciendo una
disminución de la secreción ácida gástrica basal, puesto
a que es el responsable de engañar a dichos receptores,
haciéndolos creer que la cimetidina es la histamina, y
al acoplarse en lugar de la hormona, ésta bloquea los
receptores H2, reduciendo la unión entre histamina y
H2, y portanto, se disminuye la producción de ácido y la
ulceraterminasanandoen un período de 4 a 6 semanas,
razón por la cual su descubrimiento logro sustituir
rápidamente a los antiácidos existentes e impuso una
revoluciónen el mundo de la farmacología [1,2] .
En este sentido, debido al incremento del uso
de este compuesto y la necesidad de efectuar controles
de calidad, estudios farmacológicos y cinéticos, han
traído como consecuencia el desarrollo de métodos
analíticos que permitan la determinación de este fármaco
empleando diversas técnicas de análisis instrumental, tales
como la electroforesis capilar [3], la espectrofotometría
que ha sido la más utilizada a pesar de no estar disponible
para el control de calidad en muchos laboratorios. En
consecuencia, la potenciometría directa con electrodos
se ha convertido en una de las técnicas analíticas mas
aplicadas hoy en día, ya que ofrece mayores ventajas al
compararla con otros métodos analíticos, debido a que
por su simplicidad en el diseño del dispositivo, adecuada
selectividad y alta exactitud, al amplio intervalo de
concentración de trabajo, a su fácil automatización y bajo
costo puede ser aplicada a una gran variedad de muestras
biológicas, clínicas y fármacos en los análisis de rutina de
los laboratorios [6].
Basados en lo descrito anteriormente, surge
la necesidad de construir un sensor electroquímico
que pueda servir como herramienta en los análisis de
control de calidad de formulaciones farmacéuticas que
contengan cimetidina (Figura 1). Por tal motivo, en este
trabajo se ha considerado importante la construcción de
un nuevo electrodo selectivo de membrana heterogénea
formada por el complejo de par iónico cimetidina-
ácido fosfotúngstico (CMT-AFT) y empleando el
evaluarsufuncionamientoporpotenciometríadirecta
y aplicarloen la determinación de cimetidina en
formulaciones farmacéuticas comerciales.
N
N
H
S
N
H
N
N
N
H
Figura 1.Estructura molecular de la cimetidina.
Parte Experimental
Equipos y reactivos
Todas las medidas potenciométricas fueron
electrodo de referencia de Ag/AgCl, unión doble comercial
(ORION) en una celda electroquímica con la siguiente
Ag/AgCl | KCl (0,1 M), Cimetidina (0,01 M) ||
Membrana || Disolución de la Muestra | Ag/AgCl.
La disolución madre de cimetidina
(C10H16N6
de una solución inyectable de concentración 5,94 x 10-1
M (300,00 mg / 2,00 mL), de pureza 99,90%, producida
preparación de la membrana se emplearon policloruro
de vinilo (PVC) de alto peso molecular (FLUKA al
y ácidofosfotúngstico (AFT) (FLUKA al 99,90%). Como
ajustador del pH se empleó una solución amortiguadora
de acetato de sodio (CH3COONa) 1,0 M en el intervalo de
2,73 a 5,00 unidades, preparados a partir de ácidoacético
(CH3COOH) concentrado al 99,80% de pureza (FLUKA)
e hidróxido de sodio (RIEDEL-DE HAËN al 99,00%). Los
medicamentos comerciales de CMT en tabletas fueron
adquiridos en farmacias nacionales.
Preparación del par iónico
El par iónico (CMT-AFT) se preparó mezclando
5,0 mL de AFT a una concentración de 1,00x10-2 M y 5,00
mL CMT 1,00x10-2 M, obteniéndose un precipitado de color
digestión por 10 min, centrifugados a 3000 rpm durante
10 min, separados y secados al vacío hasta obtener peso
constante.
Preparación de la membrana, activación y
construcción del electrodo
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 42, No. 2, 2019, Mayo-Agosto, pp. 47-97
93Electrodo selectivo a cimetidina
Para la formación de la membrana se pesó
policloruro de vinilo (PVC) para obtener un 29,00%
en peso en la membrana, se añadieron 2,0 mL
detetrahidrofurano (THF) y se colocó en un baño de
ultrasonido hasta su completa disolución. Posteriormente,
se pesó el dibutilftalato (DBP) para obtener un 69,00% en
con un volumen adicional de THF hasta homogenizarse,
por último se adicionó la cantidad necesaria del par iónico
CMT-AFT para obtener un 2,00% en peso en la membrana,
volumen de THF, se mezcló hasta homogeneizar y se
evaporó lentamente el THF hasta formar una mezcla
aceitosa.
Obtenida la mezcla aceitosa y evitando la
presencia de corrientes de aire, se sumergió en dicha
mezcla durante 10 s un extremo de un cilindro de
polimetilmetacrilato con un diámetro interno de 7
mm, el cual fue empleado como cuerpo del electrodo,
formándose una membrana de 0,30 mm de espesor que
fue adherida sobre el extremo del cilindro. Para asegurar
el buen ensamblado de la membrana al cuerpo de vidrio
del electrodo, esta se dejó secar a temperatura ambiente
electrodo, el electrodo de referencia interno de Ag/AgCl
y se rellenó con una solución interna de 1,00x10-2 M
CMT/1,00x10-1 M KCl, hasta una altura de 3,00 cm para
activada por hidratación al sumergir el cilindro en una
disolución de CMT 1,00x10-2 M durante 1 h.
Calibración del electrodo
Para la calibración del electrodoselectivo a
cimetidina se prepararon patrones desde 1,00x10-1
hasta 1,00x10-6 M, por diluciones sucesivas a partir de la
solución madre de CMT. Alícuotas de 5,00 mL de cada uno
20,00 mL y se aforaron con solución amortiguadora de
CH3COOH/NaCH3COO 1,00 M a pH 3,50. Posteriormente,
se sumergieron en cada disolución, el electrodo selectivo
a CMT y el electrodo de referencia externo de Ag/AgCl
de unión doble y el potencial se leyó cuando se estabilizó
en función del logaritmo de la concentración molar de
cimetidina.Todas las lecturas se realizaron por triplicado.
Formulación farmacéutica de cimetidina en tableta
El análisis de las formulaciones farmacéuticas
de CMT fue realizado sobre presentaciones en tabletas
de dos laboratorios diferentes. Para ello, se colocó una
unidad de la tabletade 200,00 mg (designada como
Muestra 1) en un matraz volumétrico de 50,00 mL se
disolvió y aforó con agua desionizada, obteniendo una
disolución de concentración nominal de 1,58x10-2 M en
CMT. Procedimiento similar fue realizado para la tableta
de 300 mg (Muestra 2) para obtener una disolución de
concentración nominal de 1,18x10-2 M en CMT. Finalmente,
se ajustó el pH de ambas muestras con el amortiguador
CH3COOH/NaCH3COO 1,00 M a pH 3,50 y se realizaron
las medidas de potencial. El contenido del fármaco en
las muestras fue determinado empleando el electrodo
selectivo a CMT construido en el laboratorio, utilizando la
curva de calibrado.
Resultados y Discusión
Selección de la composición de la membrana
heterogénea
La construcción del electrodo selectivo a
cimetidina, se inició con la formación del complejo de par
iónico estable entre la CMT-AFT de acuerdo a lo reportado
en la literatura [1]. Para establecer la composición óptima
de la membrana del electrodo selectivo se estudiaron
diferentes proporciones de PVC y DBP.El porcentajeen
masa de PVC fueevaluado a 29,00 y 49,00 %; mientras
que el porcentaje de DBP fueestudiado a 49,00 y 69,00
%, manteniendoconstanteentodosloscasos un 2,00 %
del par iónico CMT-AFT. Las membranas construidas por
triplicado fueron evaluadas durante un período mínimo
de diez días, monitoreando la pendiente de la ecuación
de Nernst. La Tabla 1 presenta los resultados obtenidos
de las pendientes promedios para la formación de las
membranas.
Tabla 1. Pendientes promedio para diferentes composiciones de membranas estudiadas.
Nº composición Nº membrana
Composición en peso (%) Pendiente
(mV/dec)
Pendientepromedio
(mV/dec)
%PVC %DBP %CMT-
AFT
1
1 55,75
2 29,00 69,00 2,00 57,02 56,16
3 55,73
2
4 46,75
5 49,00 49,00 2,00 45,01 45,90
6 45,95
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 42, No. 2, 2019, Mayo-Agosto, pp. 47-97
94 Troconis y col.
De la misma, puede observarse que las
membranas correspondientes a la composición 2,
arrojaron pendientes muy alejadas del valor teórico
Nernstiano de 56 mV/década, indicando que estas
relaciones de composición no son adecuadas, ya que
posiblemente sean demasiado rígidas por el alto contenido
de PVC. En tanto que, las membranas de la composición
1 mostraron pendientes Nernstiana cercanas al valor
teórico, indicando que relaciones de PVC y DBP empleadas
permiten la formación de las mismas, en el extremo
del tubo de vidrio, con aceptable dureza, adherencia y
difusión, además de alcanzar el potencial de equilibrio
en menor tiempo y mayor tiempo de vida útil respecto
la otra composición. Por lo tanto, se seleccionó como la
composición óptima.
Concentración de la disolución interna
CMT en la disolución interna del electrodo selectivo y
los cambios en la concentración. Para esto, se midieron
los potenciales de celda, después que los electrodos
fueron llenados con disoluciones internas de CMT en el
intervalo de 1,00x10-2 a 1,00x10-5 M; manteniendo en
todas las disoluciones, la concentración de KCl 1,00x10-1
M constante.
selectivos a CMT, conteniendo las diferentes disoluciones
concentración 1,00x10-2 M, ya que la pendiente obtenida
experimentalmente de 56,63 mV/dec ± 0,11 mV, resultó
ser la más cercana al valor teórico y los potenciales de
equilibrio se alcanzaron más rápido que con el resto de las
disoluciones internas.
Efecto del pH
sobre la respuesta en el potencial del electrodo selectivo a
CMT, se midieron los potenciales de celda de disoluciones
de cimetidina en el rango de concentración de 1,00x10-
1 – 1,00x10-3 M,en el intervalo de 2,73 a 5,00 unidades
electrodo selectivo se active. Los potenciales obtenidos
disoluciones (Figura 2). De la Figura, se observa que los
potenciales de celda fueron independientes del pH para
las tres concentraciones estudiadas, lo cual evidencia que
pequeñas variaciones del pH de la solución no afecta de
base a estos resultados, se seleccionó el pH 3,50 por estar
incluido en el intervalo de respuesta constante.
Figura 2.
selectivo a cimetidina.
Validación y evaluación del funcionamiento del
electrodo selectivo a cimetidina
Para determinar si el electrodo selectivo cumple
con la ecuación de Nernst, se construyó una curva de
calibrado en el intervalo de 1,00 x 10-1 a 1,00 x 10-6 M en
CMT, en función del potencial de celda medido para cada
disolución. La Figura 3 muestra la curva de calibrado
obtenida. A partir de la curva de calibrado, se determinó la
pendiente, el rango de respuesta lineal y la concentración
mínima detectable.
El electrodo selectivo presentó un valor
experimental de la pendiente Nernstiana de 56,63 mV/
década, leídas entre la concentración de CMT de 1,00x10-
3-1,00x10-2 M, demostrando el buen funcionamiento del
electrodo selectivo al presentar poca desviación del valor
teórico aceptado experimentalmente de 56,00 mV/década
según lo establecido en la ecuación de Nernst.
-150
-120
-90
-60
-30
0
30
60
90
120
-7-6 -5 -4 -3 -2 -1 0
E (mV)
log [cimetidina]
LQ
LD
Figura 3. Curva de calibrado típica y la concentración
mínima detectable de cimetidina.
Por otra parte, se evaluó la reproducibilidad
de la pendiente del electrodo durante 20 días continuos
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 42, No. 2, 2019, Mayo-Agosto, pp. 47-97
95Electrodo selectivo a cimetidina
después de su preparación, obteniéndose una desviación
estándar de ± 0,11 mV. El límite de detección (LD) y el
[7-9]. El LD se estableció a 18 mV de diferencia entre la
prolongación de la zona lineal y la señal real del electrodo,
encontrándose un valor de 3,98x10-5 M, en tanto que el LQ
correspondió a la mínima concentración de la zona lineal,
obteniéndose un valor de 1,00x10-4 M. El intervalo lineal
máxima concentración con respuesta lineal estuvo entre
1,00 x 10-4 a 1,00 x 10-1 M. Por otra parte, la precisión
del electrodo fue evaluada a partir de la repetibilidad,
expresada como desviación estándar relativa para 08
réplicas fue de 8,2% para una concentración de 1,00x10-4
M, 1,4 % para la concentración intermedia de 1,00x10-2 M
y de 1,2 % para1,00x10-1 M.
Adicionalmente, se determinó el tiempo de
respuesta del electrodo selectivo a CMT construido, ya
que es fundamental para evaluar su comportamiento.
Para esto, se empleó el método de inyección [10]. En la
Figura 4, se muestran los valores de potencial en función
del tiempo(s) para cada concentración de cimetidina.
El tiempo máximo de respuesta promedio fue de 7,41
segundos para concentraciones de 1,00 x 10-5 a 1,00 x
10-1 M en CMT. Lo cual indica que el electrodo selectivo
construido presenta una respuesta instantánea ante los
cambios de concentración y la estabilidad del potencial
de celda se alcanzó de manera rápida para el sistema
dinámico en el que se encontraba el electrodo selectivo.
son presentados en la Tabla 2, observándose una mayor
selectividad a la CMT con respecto a los aniones estudia-
dos, una selectividad intermedia en presencia de cationes
divalentes y una comprometida selectividad en presencia
de cationes monovalentes.
120
100
80
60
40
20
0
-20
0500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Tiempo (segundo)
E(mv)
1,00x10
-1
M
1,00x10
-2
M
1,00x10
-3
M
1,00x10
-4
M
Figura 4. Tiempo de respuesta del electrodo selectivo a
cimetidina.
4
-2,
H2PO4
- y NO3
- y cationes: K+, Na+, Ba+2, NH4
+, Li+, Mg+2y Ca+2
sobre la respuesta del electrodo selectivo a CMT fue inves-
tigada aplicando método de las soluciones mezcladas. El
-
ferente de 1,00 x 10-3 M, mientras se varió la concentración
de CMT en el intervalo de1,00 x 10-1 - 1,00 x 10-6 M. Los
Tabla 2
electrodo selectivo a cimetidina para cationes y aniones.
Ion
interferente
.
/
pot
ji
K
Ion
interferente
.
/
pot
ji
K
Na +6,03x10-2 Ca+2 1,10x10-3
K + 6,02x10-2 NO3
-7,08x10-8
NH4
+5,89x10-2 Cl - 6,31x10-8
Li +7,58x10-2 H2PO4
-5,88x10-8
Ba +2 2,19x10-3 SO4
-2 2,16x10-6
Mg +2 2,51x10-3
selectividad encontrados entre los cationes monovalentes
y divalentes, indica que los primeros producen una mayor
interferencia debido a que poseen la misma carga iónica
que la CMT. Un efecto marcado por ello, se puede observar
para la interferencia de Li+, lo cual podría convertirse en
un problema cuando se utilicen muestras que contengan
este ion, ya que el potencial de membrana está en función
de la concentración del analito y el ion interferente, cau-
de selectividad entre cationes y aniones, se observó que
las interferencias posibles en los aniones son muy bajas.
Resultados similares han sido reportados en la literatura
para electrodos selectivos con diferentes fármacos [11-
13].
Aplicaciones analíticas
Para el estudio del efecto matriz se construyeron
una curva de solución patrón y otra de adición de patrón
sobre las muestras de los fármacos. Los resultados
obtenidos demostraron que no hubo efecto matriz en las
dos presentaciones farmacéuticas comerciales debido
0,05) entre las pendientes de ambas curvas, para cada
presentación del fármaco estudiado. Tal comportamiento,
permite inferir que las matrices de los fármacos analizados
puederealizarseempleando la curva de calibrado de
patrones.
El electrodo selectivo a cimetidina fue utilizado
Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 42, No. 2, 2019, Mayo-Agosto, pp. 47-97
96 Troconis y col.
en la determinación de cimetidina presentes en las dos
muestras del fármaco comercial usando el método de la
curva de calibrado. Los resultados son mostrados en la
Tabla 3.
Tabla 3.
Muestra
Valor
declaradocimetidina
(mg)
Valor calculado
cimetidina
(mg)
±S** % error error± S** tcrit tcalc
189,50 5,50
193,60 3,30
1 200 194,40 196,1 ± 4,6 2,90 2,40 ± 1,93 2,45 2,08
196,90 1,60
200,30 0,10
202,00 1,00
299,10 0,29
304,10 1,35
2 300 307,90 303,9 ± 4,5 2,56 1,37 ± 1,33 2,45 2,12
310,40 3,36
301,60 0,53
300,40 0,12
**: Media, S: Desviación estándar.
El estudio estadístico aplicado a las concentraciones
de las muestras de cimetidina, se encontró que los valores
los valores calculados empleando el electrodo selectivo a
CMT construido en el laboratorio, demostrando que no
tal como se observan al comparar los valores obtenidos
del t-student. Adicionalmente, se puede observar que en
ambas muestras el error promedio está por debajo del 5
%, tal valor se encuentra dentro del error límite permitido
este tipo de instrumento.
Conclusiones
El electrodo selectivo aCMT construido en el
laboratorioexhibió rápida respuesta, adecuado intervalo
de respuesta lineal, buena selectividad con respecto
a aniones y algunos cationes comunes, bajo límite de
de fácil aplicación para el control de calidad de cimetidina
y sus presentaciones farmacéuticas comerciales ya que
puede ser empleado de manera directa en los análisis, sin
requerir de laboriosas etapas de tratamiento de muestras
o separación de interferencias.
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REVISTA TECNICA
DE LA FACULTAD DE INGENIERIA
UNIVERSIDAD DEL ZULIA
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en Abril de 2019, por el Fondo Editorial Serbiluz,
Universidad del Zulia. Maracaibo-Venezuela
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