Principios de análisis instrumental

658 Capítulo 25 Voltametría <« I 200 ¡.tA -0.3 -0.1 +0.1 +0.3 +0.5 E contra ECS, V FIGURA 25.25 Voltamogramas cíclicos de los electrodos modifica– dos que se muestran en la figura 25.5. a) Voltamograma cíclico de un electrodo de Pt con ferroceno unido. (Con autorización de J. R. Lenhard y R. W. Murray, J. Am. Chem. Soc., 1978, 100, p. 7870, 001: 10.1021/ ja00493a014.) En b) voltamograma cíclico de un electrodo de grafito con unión py-Ru(NH 3 ) 5 • (Con autorización de C. A. Koval y F. C. Anson , Anal. Chem., 1978, 50, p. 223, 001: t0.1021/ ac50024a015.) un dendrímero con ferroceniles unidos, como se ilustra en los pasos de la reacción al inferior de esta página, para proporcio– nar un mediador redox para lograr una transferencia de elec– trones efectiva (ferroceno). Un dendrímero es una molécula esférica de polímero que se sintetiza por etapas para formar capas de funcionalidad orgánica similares a las de una cebolla. Cada una de las capas sucesivas tiene un número mayor de sitios funcionales para unirse a moléculas objetivo. Alrededor de 30% de los 64 grupos amino que están sobre la superficie del dendrímero está combinado en una reacción para la formación de imina con el carboxaldehído de ferroceno . Parte de los sitios restantes está disponible para enlazarse al ele– mento de identificación molecular, que en este ejemplo es biotina, en un lado del dendrímero, y una parte unida a la monocapa autoensamblada en el otro. o 11 o--C-H Fe 1~ 0 (N H2)64-~ ---- - Carboxaldehído Dendrímero G-4 terminado con aminas del ferroceno En la figura 25.26 se muestra cómo la configuración de empa– redado se ensambla en la superficie del electrodo de oro. La mono– capa autoensamblada está constituida por una relación molar de 4: l de mercaptoundecanol y ácido mercaptododecanoico, de modo que tiene sobre su superficie un grupo carboxilo por cada cuatro grupos hidroxilo. Entonces, el dendrímero con ferrocenil unido (Fc-D) se añade a la monocapa autoensamblada de modo que unos cuantos de los grupos amino restantes que están en la superficie del dendrímero reaccionan con los grupos carboxilo que están en la monocapa autoensamblada para unir el dendrímero a la superficie. El paso final en la preparación de la superficie del electrodo de tra– bajo es la adición de biotina que está químicamente modificada con el grupo N-hidroxisuccinimida; y la biotina modificada se combina con los grupos amino restantes en la superficie del dendrímero. En el inmunoestudio de sándwich, el anticuerpo del analito (IgG de antibiotina en el ejemplo que se observa en la figura 25.26) se pone en contacto con el electrodo de trabajo donde se enlaza específicamente con la biotina sobre la superficie del dendrímero. Luego se adiciona IgG alcalina conjugada con fosfatasa y se enlaza específicamente con el analito. Entonces, el electrodo de trabajo se sumerge en una solución amortiguadora que contiene p-aminofenil– fosfato (p-APP) l mM como se indica en la figura. La fosfatasa alca– lina transforma a esta especie en p-aminofenol (p-AP), el cual luego se difunde hacia la superficie del dendrímero. El ferroceno que está en la superficie del dendrímero se oxida hasta Fe+ cuando se aplica un potencial anódico al electrodo de trabajo y entonces el Fe+ oxida al p-aminofenol hasta que alcanza la estructura quinoide Ql que se muestra en la figura. La magnitud de la corriente resultante es una medida de la concentración en la superficie del analito IgG. Los voltamogramas cíclicos de electrodos de trabajo en presen– cia de anticuerpos distintos del IgG de antibiotina no produjeron picos anódicos. En el caso de soluciones de analito que contienen IgG de antibiotina, las corrientes máximas de voltametría cíclica fueron proporcionales a la concentración del analito y las curvas de trabajo dosis-respuesta resultado de graficar la corriente contra la concentración proporcionaron un recurso efectivo para completar el inmunoensayo. El límite de detección es O.l¡.¡g/mL y el intervalo de la técnica es 0.1 a lOO flg/mL de IgG de antibiotina. 250.3 Simulación digital de los voltamogramas ciclicos La simulación digital de los fenómeno s químicos es una herra– mienta potente en investigaciones fundamentales. En las pasadas Dendrímero parcialm'ente unido al ferroceno (Fc-D)