Científicos de la Facultad de Química de la Universidad Estatal Lomonosov de Moscú han desarrollado un sensor electroquímico a base de polímeros con impresión molecular destinado a la detección de sacáridos e hidroxiácidos. El sensor sin enzimas permite medir la concentración de glucosa y ácido láctico. Han presentado los resultados en Sensores y actuadores B:químico .

Vita Nikitina, investigador junior de la Facultad de Química de la Universidad Estatal Lomonosov de Moscú y uno de los autores del proyecto, comparte:"La mayoría de los sensores son electroquímicos. Esto significa que la concentración de glucosa se mide en términos de densidad de corriente, registrado con la ayuda de un biosensor de electrodo enzimático utilizando una tira de prueba. Sin embargo, el uso de enzimas para la detección química de sustancias de interés en tales dispositivos tiene sus desventajas, principalmente relacionado con la baja estabilidad de las enzimas y la necesidad de proporcionar condiciones especiales de almacenamiento y funcionamiento y la disponibilidad del biosensor ".

En su proyecto, los químicos de la Universidad Estatal Lomonosov de Moscú buscaron dispositivos alternativos sin enzimas. El sensor que desarrollaron es un electrodo modificado por una fina capa de polímero. Estos sensores no solo son fáciles de producir, pero también más estable en funcionamiento y almacenamiento. Es más, Los reactivos para su producción son enormemente más baratos que las enzimas.

Nikitina dice, "En la estructura del polímero que sintetizamos en la superficie del electrodo, hay grupos funcionales, a saber, ácidos borónicos, capaz de detectar compuestos comunes de bajo peso molecular como sacáridos (glucosa y fructosa) e hidroxiácidos (ácidos láctico y tartárico). En el proyecto, hemos mostrado cómo nuestros sensores podrían usarse para la detección de estas sustancias. Una señal generada por el sensor se registra por medios electroquímicos similares a los electrodos enzimáticos. Sin embargo, a diferencia de los medidores de glucosa amperométricos, nuestro dispositivo se basa en otro principio, a saber, el cambio de conductividad del polímero ".

Generar un recubrimiento de polímero eléctricamente conductor en la superficie de los electrodos resulta una tarea nada trivial. La elaboración y optimización a fondo de las condiciones y parámetros de electropolimerización fueron claves para el proyecto. Los polímeros se sintetizaron bajo la acción actual, fluyendo a través del electrodo de trabajo, colocado en una celda electroquímica con solución de monómero. Como resultado de este proceso electroquímico, el polímero insoluble en agua se deposita sobre la superficie del electrodo.

Los químicos han sintetizado un polímero con la ayuda de un método de impresión molecular. Implica la formación de regiones especiales (huellas) en el material, y estas regiones reconocen solo aquellas moléculas que se han utilizado como plantillas durante la síntesis de polímeros. Tales materiales, poseer memoria molecular, podría aplicarse como una capa sensible de sensores químicos para la detección de determinadas sustancias. La polimerización electroquímica de la anilina sustituida se llevó a cabo en presencia de moléculas molde, es decir, hidroxiácidos y sacáridos. Después de la polimerización, estas moléculas se eliminaron de la matriz polimérica. Sin embargo, en su estructura tridimensional, quedaron algunos espacios (las llamadas huellas moleculares). Estas impresiones en términos de forma, el tamaño y la orientación de los grupos funcionales son complementarios a estas moléculas molde. Este efecto, la "memoria molecular" de un polímero, proporciona al material la capacidad de detectar compuestos que se han utilizado como plantillas.

Para probar el sensor, los investigadores lo colocaron en una celda electroquímica, donde se encuentra la muestra analizada. Si ha habido sacáridos o hidroxiácidos en la muestra analizada, que los grupos de ácido borónico del polímero se unen a ellos, resultando en el crecimiento de la conductividad del polímero, que se ha registrado con la ayuda de una técnica de espectroscopia de impedancia electroquímica.

Vita Nikitina dice:"Hemos demostrado que es posible crear sistemas multisensoriales a partir de sensores elaborados con diferente selectividad. Estos sistemas permiten el seguimiento de la concentración de diversas sustancias en procesos bioquímicos. Dichos sensores podrían utilizarse para la detección de sustancias de alto peso molecular e incluso células enteras, que tienen fragmentos estructurales de sacáridos o hidroxiácidos ".