Foto: ALEXANDERALUS/WIKIMEDIA COMMONS
Investigadores de los departamentos de Química Analítica y Química Física Aplicada de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), en colaboración con investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, han demostrado que los biosensores que incluyen grafeno mejoran la detección de lactato, un componente que en una muestra de sangre puede relacionarse con ciertas enfermedades.
El grafeno es un material atómicamente fino que en los últimos años viene acaparando la atención de distintos sectores industriales debido a que puede destinarse a aplicaciones muy diversas. Entre estas, destaca su posible utilización en el desarrollo y mejora de biosensores.
Según han explicado los expertos, los biosensores constan de dos partes fundamentales. Por un lado, de un elemento de reconocimiento biológico encargado de interaccionar con la sustancia que se quiere determinar. Y por otro, de un transductor que va a permitir procesar la señal obtenida como consecuencia de dicha interacción.
La mayoría de los biosensores desarrollados utilizan un transductor electroquímico. Aunque estos dispositivos de análisis son compactos, selectivos, sensibles, de fácil manejo, baratos y requieren poca cantidad de muestra y un mínimo pretratamiento de ésta, sigue siendo necesario optimizar su funcionamiento de manera que cada vez sean capaces de afrontar mayores retos.
Recientemente la inclusión de nanomateriales en la fabricación de estos dispositivos constituye una de las muchas estrategias desarrolladas para mejorar sus propiedades.
Por ello, los investigadores de la UAM ha llevado a cabo esta investigación, que ha sido publicada en ‘Electroanalysis’, que ha analizado el efecto que la inclusión de grafeno oxidado (GO) o grafeno reducido (GR) causa en la respuesta de un biosensor de lactato.
El lactato es un analito que presenta un gran interés tanto en el campo clínico como en el de la industria agroalimentaria, pues su concentración en una muestra de sangre puede relacionarse con ciertas enfermedades y en una muestra alimentaria con el grado de fermentación alcanzado.
En su trabajo los investigadores, tras sintetizar grafeno oxidado mediante procedimientos químicos basados en la oxidación de polvo de grafito, obtuvieron grafeno reducido mediante reducción electroquímica.
La obtención de grafeno reducido por métodos electroquímicos en lugar de por los procedimientos habituales (basados en la utilización de compuestos reductores) está en consonancia con la tendencia actual de dirigirse hacia una «química verde», más respetuosa con el medio ambiente.
Las láminas de grafeno obtenidas fueron analizadas mediante diversas técnicas. Así, las microscopías de barrido electrónico (SEM) y fuerzas atómicas (AFM) permitieron establecer que las láminas tenían un espesor de unos pocos átomos y longitudes micrométricas. Además, mediante espectroscopía de fotoemisión de Rayos X (XPS) y espectroscopía Raman, los investigadores comprobaron que el proceso de reducción de las funcionalidades oxigenadas presentes en el grafeno oxidado se había producido con éxito, conduciendo a la obtención de grafeno reducido.
El grafeno sintetizado se utilizó para preparar un biosensor de lactato mediante su inmovilización junto con la enzima lactato oxidasa (LOx), sobre transductores electroquímicos, concretamente electrodos de carbono vítreo.
La respuesta de los biosensores desarrollados frente a diversas concentraciones de lactato se comparó con la obtenida con biosensores preparados de la misma forma, pero sin grafeno. Los resultados obtenidos permitieron establecer que los biosensores que incluían grafeno presentaban una mejor respuesta a la determinación de lactato frente a aquéllos que no contenían dicho nanomaterial.
En cuanto a la influencia del tipo de grafeno utilizado en la construcción del biosensor, el dispositivo basado en grafeno oxidado presentaba una mejor sensibilidad, un menor límite de detección y una mejor reproducibilidad que el basado en grafeno reducido.
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