Estudio comparativo de dos fuentes de enzima lacasa inmovilizada en nanotubos de carbono para su uso como biosensor en la detección de fenoles

Abstract

In this work carbon nanotubes (CNT) are used as support for the immobilization of the laccase enzyme in developing of an amperometric biosensor for the determination of phenolic compounds. The enzyme used comes from two sources, commercial laccase from Trametes versicolor (Sigma) and enzymatic crude extract of Trametes versicolor (TA-CMU). CNT are novel artificial structures, which have good mechanical, electrical and thermal properties. These properties have become the NTC application object in the immobilization of enzymes for manufacturing biosensors. The CNT used in this study were purified and oxidized by acid treatment with a solution of HNO3/ H2SO4 (1: 3) to leave the surface loaded with the carboxyl group and carry out immobilization it´s. Then, they were characterized by, XRD, FTIR, Raman spectroscopy, and SEM. CNT modified enzyme electrodes were prepared extract and subsequently characterized by Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) to identify the interface formed in the electrode surface, showing the impedance or resistance to passage of ions having the enzyme alone and NTC the presence of the enzyme attached to improving the process of electron transfer. Finally Cyclic Voltammetry tests were performed in the presence of catechol to evaluate the detection values of the peak intensity of oxidation was determined in 715.624 and 709.224 μA for the biosensor prepared with commercial enzyme (E-NTC-GA) and the biosensor made from Crude enzyme extract (EXT-NTC-GA), respectively, these values close showed that the extract is capable of detecting the catechol in the same way that the enzyme at the same concentration of phenol.

En el presente estudio se utilizaron nanotubos de carbono (NTC) como soporte para la inmovilización de la enzima lacasa en el desarrollo de un biosensor amperométrico para la determinación de compuestos fenólicos en soluciones. La enzima utilizada proviene de dos fuentes: enzima lacasa comercial de Trametes versicolor (Sigma) y extracto enzimático crudo de Trametes versicolor (TA-CMU). Los NTC son estructuras artificiales novedosas que presentan buenas propiedades mecánicas, eléctricas y térmicas. Estas propiedades han hecho a los NTC objeto de aplicación en la inmovilización de enzimas para la fabricación de biosensores. Los NTC utilizados en este estudio fueron purificados y oxidados mediante tratamiento ácido con una solución de HNO3 y H2SO4 concentrados (1:3) para dejar la superficie cargada con el grupo carboxilo y llevar a cabo la inmovilización de la enzima. Posteriormente se caracterizaron estructural y morfológicamente mediante: DRX, espectroscopia de FTIR espectroscopia Raman y MEB. Se prepararon electrodos modificados con NTC, enzima y extracto, posteriormente se caracterizaron mediante Espectroscopia de Impedancia Electroquímica (EIS) para identificar la interfase formada en la superficie del electrodo, mostrando la impedancia o resistencia al paso de iones que presenta la enzima por si sola y la presencia de los NTC unidos a la enzima mejoran el proceso de la transferencia de electrones. Finalmente se realizaron ensayos de Voltamperometría Cíclica en presencia de catecol para evaluar la detección, los valores de intensidad del pico de oxidación se determinó en 715.624 y 709.224 μA para el biosensor elaborado con enzima comercial (E-NTC-GA) y el biosensor elaborado con el extracto crudo enzimático (EXT-NTC-GA), respectivamente, estos valores cercanos mostraron que el extracto es capaz de detectar el catecol de la misma forma que la enzima a la misma concentración del fenol.