Registro:
| Documento: | Tesis de Grado |
| Título: | Construcción de sensores electroquímicos molecularmente impresos para la detección de adenosina |
| Autor: | Apecetche, Manuela |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Lugar de trabajo: | Universidad de Buenos Aires - CONICET. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN)
|
| Fecha de defensa: | 2024-07-12 |
| Fecha en portada: | Junio 2024 |
| Grado Obtenido: | Grado |
| Título Obtenido: | Licenciado en Ciencias Biológicas |
| Departamento Docente: | Departamento de Química Biológica |
| Director: | Sacco, Natalia Jimena |
| Director Asistente: | Coria Oriundo, Lucy Linders |
| Jurado: | Nadra, Alejandro Daniel; Castro, María Ana; Torres, Dimas Ignacio |
| Idioma: | Español |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nBIO001736_Apecetche |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/seminario/seminario_nBIO001736_Apecetche.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/seminario/document/seminario_nBIO001736_Apecetche |
| Ubicación: | Dep.BIO 001736 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Apecetche, Manuela. (2024). Construcción de sensores electroquímicos molecularmente impresos para la detección de adenosina. (Tesis de Grado. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nBIO001736_Apecetche |
Resumen:
La adenosina es un intermediario orgánico involucrado en diversas vías metabólicas, que se encuentra presente en distintos tejidos a nivel nanomolar. Sin embargo, en diversas patologías como cáncer, enfermedades autoinmunes y epilepsia, donde se presentan condiciones de isquemia, necrosis o inflamación aguda, se observa una sobreproducción de adenosina, pudiendo llegar a los 30 μM, tanto en plasma como orina. Por lo tanto, la adenosina se considera un biomarcador eficaz para la detección de diversas patologías. El objetivo de esta tesis es la obtención de un sensor que permita la detección y cuantificación de adenosina, mediante técnicas de impresión molecular (MIT) utilizando técnicas electroquímicas, dada la simpleza del método y las ventajas respecto a su sensibilidad, selectividad y costo. Con este fin, se fabricaron electrodos modificados con polímeros de impresión molecular basados en polianilina (PANI) mediante voltametría cíclica (CV) en presencia de adenosina como plantilla (MIPs), de manera de generar sitios de reconocimiento específicos para dicha molécula sobre la superficie del polímero. Se variaron parámetros electroquímicos durante el proceso, de forma de obtener distintos sistemas y evaluar las condiciones óptimas de síntesis para la obtención de un MIP que permita alcanzar mejores respuestas de corriente. Se evidenció la formación del polímero sobre la superficie del electrodo, por la presencia de picos correspondientes a los tres procesos de óxido reducción específicos del polímero, y se verificó la remoción de adenosina por voltametría de pulso diferencial (DPV). De esta manera, se determinaron las mejores condiciones de síntesis (50 mV/s y 50 ciclos) para la obtención del MIP. Luego, se estudió el medio más conveniente para el desarrollo del sensor. Para esto, se analizó la estabilidad del MIP en medio ácido y en medio neutro, mediante el estudio de la degradación del polímero durante el proceso de remoción, obteniéndose porcentajes de degradación de hasta 85 % en medio ácido y 25 % en medio neutro, consistentes con una degradación de PANI por hidrólisis. Una vez determinadas las condiciones de síntesis y el medio a utilizar, se caracterizó el sistema. Mediante espectroscopía, se evidenció la generación de PANI sobre la superficie del electrodo. En la caracterización microscópica se determinó la rugosidad y la composición atómica de la superficie del MIP, coincidente con la presencia de sitios de reconocimiento específicos para adenosina, de igual manera que ocurrió en la caracterización electroquímica por CV donde se obtuvo un área electroactiva mayor en el caso del MIP respecto al NIP. Finalmente, para estudiar la sensibilidad y selectividad del sistema, se analizó la respuesta del MIP frente a distintas concentraciones de adenosina. A partir de una curva de calibración obtenida de los ensayos de DPV, se encontró que el MIP cuenta con una sensibilidad mucho mayor respecto al NIP. Con este MIP se obtuvo un límite de detección de 0,54 μM y un rango lineal entre 5 y 100 μM, por lo que la sobreproducción de adenosina (30 μM) en condiciones patológicas puede ser detectada y cuantificada. La selectividad del sensor se estudió mediante la detección de adenosina en presencia de uridina, molécula que se encuentra tanto en plasma como orina, y se encontró que el sistema permite detectar adenosina por DPV, aun en presencia de una molécula muy similar estructuralmente. Por lo tanto, los sensores electroquímicos basados en MIT sintetizados en este trabajo son eficientes en cuanto a sensibilidad y selectividad, para la detección y cuantificación de adenosina, y además, cuentan con ventajas sobre otras técnicas propuestas, debido a la simpleza del método y bajo costo del sistema.
Abstract:
Adenosine is an organic intermediary involved in several biochemical pathways, found in different tissues at nanomolar levels. However, in different pathologies such as cancer, autoimmune diseases, and epilepsy, where conditions of ischemia, necrosis, or acute inflammation occur, an overproduction of adenosine is observed, reaching up to 30 μM, both in plasma and urine. Therefore, adenosine is considered an effective biomarker for the detection of various pathologies. The aim of this thesis is to obtain a sensor that allows the detection and quantification of adenosine, using molecular imprinting techniques (MIT) employing electrochemical methods, given the simplicity of the method and the advantages regarding sensitivity, selectivity and cost. Therefore, electrodes modified with molecularly imprinted polymers based on polyaniline (PANI) were fabricated using cyclic voltammetry (CV) in the presence of adenosine as a template (MIPs), to generate specific recognition sites for this molecule on the polymer surface. Electrochemical parameters were varied during the process to obtain different systems and evaluate the optimal synthesis conditions to achieve better current responses. Polymer formation on the electrode surface was evidenced by the presence of peaks corresponding to the three specific redox processes of the polymer, and adenosine removal was verified by differential pulse voltammetry (DPV). In this way, the optimal synthesis conditions (50 mV/s and 50 cycles) for the obtention of MIP were determined. After that, the most suitable medium for sensor development was studied. The stability of the MIP in acidic and neutral media was analyzed by studying polymer degradation during the removal process, degradation percentages of up to 85% in an acidic medium and 25% in a neutral medium were obtained, consistent with PANI degradation by hydrolysis. Once the synthesis and the medium to be used were determined, the system was characterized. Spectroscopic characterization revealed the generation of PANI on the electrode surface. Microscopic characterization yielded surface roughness and atomic composition of the MIP surface, consistent with the presence of specific recognition sites for adenosine, similar to what was observed in the electrochemical characterization by cyclic voltammetry (CV), where a larger electroactive area was obtained for the MIP compared to the NIP. Finally, to study the sensitivity and selectivity of the system, the response of the MIP to several adenosine concentrations was studied. From a calibration curve obtained from DPV assays, it was found that the MIP has much higher sensitivity than the NIP. With this MIP, a detection limit of 0,54 μM and a linear range between 5 y 100 μM was obtained, so the overproduction of adenosine (30 μM) in pathological conditions can be detected and quantified. The sensor's selectivity was studied by detecting adenosine in the presence of uridine, a molecule present in both plasma and urine. It was found that the system indeed allows the detection of adenosine by DPV, even in the presence of a structurally very similar molecule. Therefore, synthesized electrochemical sensors in this work, based on MIT, are efficient in terms of sensitivity and selectivity for the detection and quantification of adenosine. Additionally, they have advantages over other proposed techniques due to the simplicity of the method and low cost.
Citación:
---------- APA ----------
Apecetche, Manuela. (2024). Construcción de sensores electroquímicos molecularmente impresos para la detección de adenosina. (Tesis de Grado. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nBIO001736_Apecetche
---------- CHICAGO ----------
Apecetche, Manuela. "Construcción de sensores electroquímicos molecularmente impresos para la detección de adenosina". Tesis de Grado, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2024.https://hdl.handle.net/20.500.12110/seminario_nBIO001736_Apecetche
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