EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO ELECTROQUÍMICO DE DISPERSIONES DE NANOTUBOS DE PARED SENCILLA EN MEDIO ACUOSO EMPLEANDO PECTINA DE CÁSCARA DE TUNA BLANCA (Opuntia indica) COMO AGENTE DISPERSANTE Ana Laura García Pérez (1), Anna Iliná (2), Cecilia Balvantín García (2), Edith Madaí Colunga Urbina (1), Lucia Hernández Garibay (1), José Sandoval Cortés (1) * 1) Universidad Autónoma de Coahuila, Facultad de Ciencias Químicas, Departamento de Química Analítica. V. Carranza esquina José Cárdenas; Colonia República. Saltillo, Coahuila, C.P. 2528. Tel: +52 (844) 4 16 92 13 2) Universidad Autónoma de Coahuila, Facultad de Ciencias Químicas, Departamento de Biotecnología. V. Carranza esquina José Cárdenas; Colonia República. Saltillo, Coahuila, C.P. 2528. Tel + 52 (844) 4 16 92 13. *e-mail: sandcort@gmail.com INTRODUCCIÓN La pectina es un heteropolisacáridos, que se encuentra principalmente en frutas y vegetales. La pectina se emplea principalmente en la industria alimenticia debido a sus propiedades nutritivas, espesantes y gelificantes [1] para la elaboración de gelatinas, helados, jaleas y quesos, así como en la industria farmacéutica [2]. Los nanotubos de carbono (NTC) permiten aplicaciones prometedoras en diversas ramas de la nanotecnología, debido a esto los NTC se han convertido en objeto de estudio de intensas investigaciones [3], se han empleado en la construcción de sensores y dispositivos nanométricos debido principalmente a sus características mecánicas, a sus propiedades eléctricas y su singular estructura [4]. EXPERIMENTACIÓN Se preparó una dispersión (NTC/Pec) de NTC 1 mg en 1 ml de una disolución de pectina en una concentración de 1 mg/ml en medio acuoso, esta dispersión se empleó para la modificación del electrodo de trabajo aplicando 2 L a la superficie de un electrodo de carbón vítreo hasta que el disolvente se evaporara por completo (1.5 hrs); previo a la modificación el electrodo de carbón vítreo se pulió con alúmina 1.,.5 y.3 m, se enjuagó con agua y se sometió a ultrasonido. Todos los experimentos realizados se llevaron a cabo en una celda de tres electrodos empleando un electrodo de carbón vítreo modificado con la dispersión de NTC/Pec como electrodo de trabajo, como electrodo de referencia se utilizó un electrodo de Ag/AgCl y como contraelectrodo se utilizó un electrodo de platino; estos conectados a un potenciostato BAS Epsilon. Las técnicas electroquímicas que se emplearon fueron voltamperometría cíclica y cronoamperometría, para las técnicas de voltamperometría cíclica se realizaron barridos de potencial de -.6 a.6 V a una velocidad de 1 mv/s, empleando solución de H 2 O 2 al 1%. Para los experimentos realizados por cronoamperometría se llevaron a cabo a potenciales constantes desde.6 y hasta -.6 V disminuyendo.1 V cada vez, empleando disolución de H 2 O 2 al 1%. Para la obtención de la curva de calibración se emplearon disoluciones de H 2 O 2 a concentraciones de.2,.3,.4,.5,.6,.7,.8,.9 y 1%, los experimentos realizados por cronoamperometría se llevaron a cabo en régimen hidrodinámico obtenido mediante el empleo de una placa de agitación y un agitador magnético. Todas las disoluciones de H 2 O 2 que se emplearon se realizaron con una solución amortiguadora de fosfatos a ph 7.4. 214
I/μA RESULTADOS Y DISCUSIÓN En la Figura 1 se observa el voltamperograma cíclico de una disolución de H 2 O 2 al 1 %, el experimento se llevó a cabo a ph 7.4 con ayuda de una solución amortiguadora de fosfatos. A potenciales superiores de.4 V se observa la oxidación de H 2 O 2 y el proceso de reducción del mismo a potenciales menores de -.2 V. 4 3 2 1-1 -2-3 -.8 -.6 -.4 -.2.2.4.6.8 E Vs Ag/AgCl / (V) Figura 1. Voltamperometría cíclica de H 2 O 2 al 1%, solución amortiguadora de fosfatos ph 7.4, =1 mv/s Se obtuvo también la cronoamperometría de H 2 O 2 en régimen hidrodinámico (Figura 2), a un potencial anódico de.6 V, después de la polarización del electrodo a los 1 segundos se observa una corriente límite de 49.4 µa del proceso anódico, ésta se mantiene estable al transcurrir el tiempo. 215
I/µA 3 25 2 15 1 5-5 1 2 3 4 t (s) Figura 2. Amperometría de H 2 O 2 (1%) solución amortiguadora de fosfatos ph 7.4, E=.6 V en régimen hidrodinámico La cronoamperometría de H 2 O 2 en régimen hidrodinámico que observamos en la figura 3, a un potencial catódico de -.6 V, muestra que después de la polarización del electrodo a los 1 segundos se observa una corriente límite de -53.6 µa del proceso catódico, alcanzar este valor no es tan fácil como en el caso de la polarización del electrodo a potenciales anódicos. 216
I/µA 5-5 -1-15 -2-25 -3 1 2 3 4 t (s) Figura 3. Amperometría de H 2 O 2 al 1% a ph de 7.4 (E=-6 mv), en régimen hidrodinámico Con el objeto de verificar la oxidación y la reducción del peróxido de hidrógeno sobre el electrodo de CNT/Pec bajo un régimen hidrodinámico se obtuvo la curva de polarización (Figura 4) variando el valor del potencial desde.6 hasta -.6 V. En la curva de polarización se observa que efectivamente la oxidación del peróxido de hidrógeno se oxida a potenciales mayores de.4 V y se reduce a partir de potenciales menores a -.2 V. 217
I/µA I / (µa) 6 4 2-2 -4-6 -.8 -.6 -.4 -.2.2.4.6.8 E vs Ag/AgCl / (V) Figura 4. Curva de polarización de H 2 O 2 al 1% a ph 7.4 en régimen hidrodinámico, E=.6 hasta -.6 V La curva de polarización muestra que a un potencial de.6 V se genera la mayor corriente en el intervalo de potenciales estudiado, a partir de ello se llevan a cabo los experimentos a diferentes concentraciones,.2 (A),.3 (B),.4 (C),.5 (D),.6 (E),.7 (F),.8 (G),.9 (H) y 1% (I) de H 2 O 2 ; en la figura 5 se observan los cronoamperogramas obtenidos. 25 2 15 1 I 5 A -5 1 2 3 4 t (s) Figura 5. Amperograma a diferentes concentraciones de H 2 O 2 (ph 7.4), E=6mV en régimen hidrodinámico 218
I / µa A partir de los cronoamperogramas obtenidos a las diferentes concentraciones mencionadas se obtiene una curva de calibración (Figura 6), esta muestra que la respuesta de corriente de la dispersión (NTC/Pec) frente a la variación de la concentración de peróxido de hidrógeno es creciente y con un muy buen ajuste lineal. 8 7 6 5 4 3 2 y = 46.792x + 24.92 R² =.9962 1.2.4.6.8 1 1.2 % [H 2 O 2 ] Figura 6. Curva de calibración de la respuesta del electrodo CV modificado con NTC/Pec para el H 2 O 2, en régimen hidrodinámico. CONCLUSIONES La oxidación de H 2 O 2 mostró un incremento lineal de la corriente con respecto a la concentración, debido a esto el electrodo de carbón vítreo modificado con la dispersión de nanotubos de carbono y pectina (NTC/Pec) puede ser empleado para su cuantificación a potenciales anódicos. La detección de H 2 O 2 es de gran importancia debido a que se trata del producto final de numerosas reacciones enzimáticas, un ejemplo de ello es la glucosa oxidasa, los resultados obtenidos permiten proponer a la dispersión NTC/Pec para la inmovilización de dicha enzima y su posterior uso en la cuantificación de glucosa. REFERENCIAS [1] G. Mesbahi, J. Jamalian, A. Farahnaky, Food Hydrocolloids, 19, [4], 731-738 (25) [2] R. K. Portenoy, A. W. Burton, N. Gabrail, D. Taylor. PAIN, 151, [3], 617-624, (21). [3] A. G. Mamalis, L. O. G. Vogtländer, A. Markopoulos, Precision Engineering, 28, [1], 16-3, (24) [4] X. Huang, H. Im, O. Yarimaga, J. Kim, D. Lee, H. Kim, Y. Choi. J. Phys. Chem, 11, 2185-21856 (26). 219