8
1. LA QUÍMICA ANALÍTICA EN EL TÍTULO DE GRADO E. Barrado 2. BIOSENSORES AMPEROMÉTRICOS BASADOS EN NUEVOS COMPUESTOS ORGANOMETÁLICOS MACROMOLECULARES J. Losada, P. García Amada 3. IV MEMORIAL ENRIC CASSASAS “JORNADA DE NANOCIENCIA Y NANOTECNOLOGÍA ANALÍTICAS” Sociedad Española de Química Analítica Índice BOLETÍN de la SOCIEDAD ESPAÑOLA de QUÍMICA ANALÍTICA Publicación trimestral de la SEQA http://www.seqa.es Nº 11, Marzo 2005 1. LA QUÍMICA ANALÍTICA EN EL TÍTULO DE GRADO E. Barrado Departamento de Química Analítica (Facultad de Ciencias, Valladolid) [email protected] En el primer boletín, aparecido en Septiembre de 2002 planteé la necesidad de adaptación de nuestras titulaciones al Espacio Europeo de Educación Superior. Indicaba que esto suponía un “cambio de filosofía que requiere un intenso trabajo de adaptación, en orden a cambiar la metodología didáctica y la concepción de los planes de estudio”. Desde entonces hasta hoy, se han producido avances importantes que deberíamos considerar en nuestras prioridades estratégicas [1]. La aparición de los Reales Decretos de Grado y Postgrado (BOE 25/01/05) y la publicación del Libro Blanco del “Título de Grado en Química” [2], nos ha colocado en la línea de salida, y cuanto más tardemos en salir, más problemas para alcanzar la meta, que está perfectamente definida y no tiene vuelta atrás. En esta disyuntiva, cabe preguntarse en qué situación queda nuestra disciplina y cuál es su función en la formación de los nuevos químicos. La respuesta me parece clara y obvia. El esfuerzo de numerosos compañeros, socios de la SEQA, y la lógica del mercado laboral nos han dejado en la situación “de privilegio” que la Química Analítica tiene en el mundo actual. Efectivamente, si consideramos los distintos aspectos que se contemplan en el libro blanco, los perfiles profesionales, las competencias transversales (capacidad de análisis y síntesis; de organización y planificación; de gestión de la información y toma de decisiones), y dentro de ellas, los conocimientos disciplinares (saber): ! Tipos principales de reacción química y sus principales características asociadas ! Principios y procedimientos empleados en el análisis químico, para la determinación, identificación y caracterización de compuestos químicos ! Interacción radiación-materia. Principios de espectroscopia. Principales técnicas de investigación estructural ! Estudio de las técnicas analíticas (electroquímicas, ópticas,...) y sus aplicaciones ! Metrología de los procesos químicos, incluyendo la gestión de calidad las competencias profesionales (saber hacer), al completo, ! Capacidad para demostrar el conocimiento y comprensión de los hechos esenciales, conceptos, principios y teorías relacionadas con las áreas de la Química ! Resolución de problemas cualitativos y cuantitativos según modelos previamente desarrollados ! Reconocer y analizar nuevos problemas y planear estrategias para solucionarlos 1

B O L E T Í N - seqa.esseqa.es/ActualidadAnalitica/AA_11.pdf · deberíamos considerar en nuestras prioridades estratégicas [1]. La ... de sustituyentes en el anillo ciclopentadieno

  • Upload
    lamanh

  • View
    219

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: B O L E T Í N - seqa.esseqa.es/ActualidadAnalitica/AA_11.pdf · deberíamos considerar en nuestras prioridades estratégicas [1]. La ... de sustituyentes en el anillo ciclopentadieno

1. LA QUÍMICA ANALÍTICA EN EL TÍTULO DE GRADO

E. Barrado

2. BIOSENSORES AMPEROMÉTRICOS BASADOS EN NUEVOS COMPUESTOS ORGANOMETÁLICOS MACROMOLECULARES

J. Losada, P. García Amada

3. IV MEMORIAL ENRIC CASSASAS “JORNADA DE NANOCIENCIA Y NANOTECNOLOGÍA ANALÍTICAS”

Sociedad Española de Química Analítica

Índice

B O L E T Í Nde la SOCIEDAD ESPA Ñ O L A de QUÍMICA A N A L Í T I C A

P u blicación trimestral de la SEQAh t t p : / / w w w. s e q a . e s

Nº 11, Marzo 2005

1. LA QUÍMICA ANALÍTICA EN EL TÍTULO DE GRADOE. BarradoDepartamento de Química Analítica (Facultad de Ciencias, Valladolid)[email protected]

En el primer boletín, aparecido en Septiembre de 2002 planteé lanecesidad de adaptación de nuestras titulaciones al Espacio Europeo deEducación Superior. Indicaba que esto suponía un “cambio de filosofíaque requiere un intenso trabajo de adaptación, en orden a cambiar lametodología didáctica y la concepción de los planes de estudio”. Desdeentonces hasta hoy, se han producido avances importantes quedeberíamos considerar en nuestras prioridades estratégicas [1]. Laaparición de los Reales Decretos de Grado y Postgrado (BOE 25/01/05)y la publicación del Libro Blanco del “Título de Grado en Química” [2],nos ha colocado en la línea de salida, y cuanto más tardemos en salir,más problemas para alcanzar la meta, que está perfectamente definida yno tiene vuelta atrás.En esta disyuntiva, cabe preguntarse en qué situación queda nuestradisciplina y cuál es su función en la formación de los nuevos químicos.La respuesta me parece clara y obvia. El esfuerzo de numerososcompañeros, socios de la SEQA, y la lógica del mercado laboral nos handejado en la situación “de privilegio” que la Química Analítica tiene en elmundo actual. Efectivamente, si consideramos los distintos aspectos quese contemplan en el libro blanco, los perfiles profesionales, lascompetencias transversales (capacidad de análisis y síntesis; deorganización y planificación; de gestión de la información y toma dedecisiones), y dentro de ellas, los conocimientos disciplinares (saber):! Tipos principales de reacción química y sus principales características

asociadas! Principios y procedimientos empleados en el análisis químico, para la

determinación, identificación y caracterización de compuestosquímicos

! Interacción radiación-materia. Principios de espectroscopia.Principales técnicas de investigación estructural

! Estudio de las técnicas analíticas (electroquímicas, ópticas,...) y susaplicaciones

! Metrología de los procesos químicos, incluyendo la gestión de calidadlas competencias profesionales (saber hacer), al completo,! Capacidad para demostrar el conocimiento y comprensión de los

hechos esenciales, conceptos, principios y teorías relacionadas conlas áreas de la Química

! Resolución de problemas cualitativos y cuantitativos según modelospreviamente desarrollados

! Reconocer y analizar nuevos problemas y planear estrategias parasolucionarlos

1

Page 2: B O L E T Í N - seqa.esseqa.es/ActualidadAnalitica/AA_11.pdf · deberíamos considerar en nuestras prioridades estratégicas [1]. La ... de sustituyentes en el anillo ciclopentadieno

! Evaluación, interpretación y síntesis dedatos e información química

! Reconocer e implementar buenasprácticas científicas de medida yexperimentación

! Procesar y computar datos, en relacióncon información y datos químicos

! Manipular con seguridad materialesquímicos

! Llevar a cabo procedimientos estándaresde laboratorios implicados en trabajosanalíticos y sintéticos, en relación consistemas orgánicos e inorgánicos

! Monitorización mediante la observación ymedida de las propiedades químicas,sucesos o cambios y el registrosistemático y fiable en la documentaciónapropiada

! Planificación, diseño y ejecución deinvestigaciones prácticas, desde la etapaproblema-reconocimiento hasta laevaluación y valoración de los resultadosy descubrimientos

! Manejo de instrumentación químicaestándar como la que se utiliza parainvestigaciones estructurales yseparaciones

! Interpretación de datos procedentes deobservaciones y medidas en ellaboratorio en términos de susignificación y de las teorías que lasustentan

! Valoración de riesgos en el uso desustancias químicas y procedimientos delaboratorio

Así como las competencias académicas:! Capacidad de análisis y síntesis! Uso correcto del método de inducción! Equilibro entre teoría y experimentación! Reconocer y valorar los procesos

químicos en la vida diaria! Comprensión de los aspectos cualitativos

y cuantitativos de los problemasquímicos

! Capacidad para relacionar la Química conotras disciplinas

No parece sino que estemos leyendo el libro“Principios de Química Analítica” delProfesor Valcárcel [3] y la definición que enel mismo se hace de nuestra disciplina. Enconsecuencia, nuestro reto es aún mayor, ydebemos, en mi opinión, estar a la cabezadel cambio para demostrar que somoscapaces de formar estos nuevos químicosque puedan incorporarse sin problemas alnuevo mercado que se les abre.Aunque en la adaptación al EspacioEuropeo de Educación Superior los

contenidos no constituyen el eje central, noscompete en estos momentos proponer unadistribución lógica de la materia, paraconseguir que el alumno aprenda lonecesario y en consecuencia, adaptarnuestra docencia a los nuevos tiempos yrequisitos. Por ello, y con el fin de suscitar eldebate necesario, vaya una propuesta queseguramente necesitará de corrección ymatices.Considerando todo lo anterior y locontemplado en el apartado distribucióncontenidos y asignación de créditoseuropeos, (en discrepancia con el Anexo4 del libro Blanco), considero que nuestros15 ECTS deberían distribuirse en tresasignaturas de 5 ECTS" Química Analítica General (5 ECTS):-Concepto. -Proceso Analítico Global.-Proceso de Medida Químico. -Obtención dedatos cuantitativos. Expresión de resultados.-Muestreo y Tratamiento de muestras. -Análisis de componentes mayoritarios:Cualitativo y Cuantitativo: Volumétrico yGravimétrico. -Técnicas de separación nocromatográficas." Análisis Instrumental (5 ECTS):-Introducción al Análisis Instrumental y losinstrumentos.- Técnicas Ópticas: Atómicas yMoleculares.- Técnicas electroquímicas." Técnicas de separación y

Quimiometría (5 ECTS)-Técnicas de separación cromatográficas ehibridación (con especial énfasis en laEspectrometría de masas). - Quimiometría.Además debemos reclamar 2,5 ECTS en laasignatura “Química General”, para tratarlos equilibrios iónicos en disolución.Para cada una de ellas la programaciónhoraria tipo podría ser:25-30 horas teóricas “presenciales”15-25 horas de horas de problemas15-25 horas de Seminarios15 horas de tutorías en grupo ypersonalizadas5 horas evaluación50 horas de trabajo del alumnoTOTAL: 125-150 horas de trabajo delalumnoEsto implica un cambio importante, peroasumible, en nuestro modo de impartirdocencia y relacionarnos con el alumno.Además quedaría por desarrollar una parteimportantísima, sin la que una materiaexperimental carece de sentido, que es ladistribución y el trabajo de los 7,5 ECTSexperimentales, así como el “Proyecto fin decarrera” de 15 ECTS “a pié de obra”, con los

22

Page 3: B O L E T Í N - seqa.esseqa.es/ActualidadAnalitica/AA_11.pdf · deberíamos considerar en nuestras prioridades estratégicas [1]. La ... de sustituyentes en el anillo ciclopentadieno

que pienso vamos a recuperar algo quenunca debió perderse, la Tesis deLicenciatura o Tesina.Hecha esta distribución y en función de ladecisión final sobre el número de créditosdel grado, nos quedaría para las posiblesasignaturas optativas, o en su caso, paracontribuir a post-grados (con varios masterde calidad), apartados como:" Técnicas avanzadas de análisis

instrumentalResolución de problemas sólidos y análisisde superficies: XRD, XRF, XPS, ESCA,SIMS, SEM etc.- -Electroforesis capilar yelectrocromatografía.- -Técnicaselectroquímicas avanzadas.- Técnicastérmicas.- Técnicas radioquímicas.-Métodosautomatizados" Quimiometría y Control de CalidadQuimiometría: Diseño experimental yOptimización.- Procesado de señales.-Métodos de ajuste lineales y no lineales.-Métodos multivariados.- Métodos nosupervisados y supervisados declasificación.Control de calidad: Filosofía.- Controlestadístico de procesos (Gráficos decontrol).- Normalización y acreditación.-Buenas prácticas de laboratorio (GLP)En todo caso, debemos considerarseriamente la reducción del número dehoras que tenemos para impartir conceptosy entrar en la dinámica del aprendizaje porproblemas, por casos, por el propio trabajopersonal del alumno etc. Nuestrosegresados deberán tener, forzosamentemenos conocimientos teóricos, perodebemos desarrollar su capacidad paraadquirirlos. Pienso, por ello, que es urgentee imprescindible:" El compromiso del profesorado, con la

necesaria actualización de nuestrafunción y labor docente (tampoco esbaladí el compromiso de las institucionespara reconocer este esfuerzo).

" Una adecuada coordinación con el restode los compañeros, para homogenizarteorías y evitar explicar una en cadadisciplina, lo que lleva a los alumnos a

hacer ejercicios increíbles (Arrhenius,Bronsted, HSAB o Lewis solo son válidosdependiendo de la asignatura, no delproblema).

" La distribución apropiada del trabajo, querequiere una puesta al día yreconocimiento de lo importante y locomplementario, para lo que recomiendola nueva versión del “Kellner” [4].

" El seguimiento más cercano de laevolución del alumno, y conseguir sucompromiso, haciéndole comprender quela matrícula en una materia es como un“contrato programa”, la Universidad secompromete, a través de nuestroesfuerzo, a orientarle para que aprendalos conocimientos de la materia y adesarrollar las capacidades y habilidadesque se ofrecen en la titulación, pero éldebe comprometerse a desarrollar sus25-30 horas de trabajo por ECTS.

Desde aquí animo al grupo de Educación dela Sociedad Española de Química Analíticaa que tome urgentemente la iniciativa eneste asunto, con el fin de matizar estapropuesta o elaborar otra mejor, que incluyacasos generales para estudio, la resoluciónde problemas etc. que serán fundamentalesen la docencia del futuro, así como métodosde evaluación de capacidades y habilidadesrelacionadas con los objetivos concretospropuestos para la Química Analítica dentrodel nuevo grado de Química en el marco delEspacio Europeo de Educación Superior.

Bibliografía1. J. Barbosa, J. Guiteras, G. Forondona,“Teaching chemistry in Europe- a look atfuture development, Anal. Bioanal. Chem.,2004, 378, 33-362.http://www.aneca.es/modal_eval/docs/libroblanco_quimica _ene05.pdf3. M. Valcárcel, “Principios de QuímicaAnalítica”, Springer-Verlag Ibérica, S.A.,Barcelona, 19994. R. Kellner, J.M. Mermet, M. Otto, M.Valcárcel, H.M. Widmer, “AnalyticalChemsitry”, Wiley-VCH, Weinheim, 2004

2. BIOSENSORES AMPEROMÉTRICOS BASADOS EN NUEVOSCOMPUESTOS ORGANOMETÁLICOS MACROMOLECULARES

J. Losada, P. García AmadaUniversidad Politécnica de Madrid

Debido a sus excelentes propiedadeselectroquímicas, el ferroceno y sus derivados han

sido empleados con éxito como mediadores redoxen biosensores amperométricos. Distintos

3

Page 4: B O L E T Í N - seqa.esseqa.es/ActualidadAnalitica/AA_11.pdf · deberíamos considerar en nuestras prioridades estratégicas [1]. La ... de sustituyentes en el anillo ciclopentadieno

investigadores han utilizado sistemas en loscuales el mediador está covalentemente enlazadoa materiales poliméricos, encontrándose en estoscasos que la flexibilidad del esqueleto poliméricojuega un importante papel en su eficacia. En labibliografía se recogen diversos trabajos en losque se describe la inmovilización de enzimasatrapadas electrostáticamente, medianteoxidación electroquímica, en polímeros redox bi- otridimensionales, depositados sobre la superficiede un electrodo. El conjunto enzima-polímeropermite, en ocasiones, prescindir de membranaspara la eliminación de interferencias, pues puedeactuar como barrera para éstas.Desde hace algunos años estamos llevando acabo, en colaboración con un acreditado grupo dequímica organometálica de la UAM, el estudio delas propiedades electroquímicas y las aplicacionescomo mediadores redox y para reconocimientomolecular de diversos nuevos compuestosmacromoleculares con grupos organometálicoscon actividad redox [1]:1.- siloxanos cíclicos y poliédricos funcionalizadoscon grupos ferroceno y permetilferroceno.2.-polimetilsiloxanos conteniendo gruposferroceno interaccionantes.

3.-dendrímeros basados en esqueletos de silicio onitrógeno modificados con gruposorganometálicos.Siloxanos. Organometálicos:Gracias a sus propiedades estereoquímicas, tantolos ciclosiloxanos como los silsesquioxanospoliédricos son candidatos excelentes para actuarcomo sistemas catalíticos multifuncionales,estéricamente controlados (figura 1). Laincorporación de grupos organometálicos conactividad redox, tales como ferroceno, en superiferia conduce a la preparación de polímeroselectroactivos [2]. La utilización depermetilferrocenos para la funcionalización depolímeros es muy interesante pues presentanpropiedades significativamente diferentes de lasque muestran sus análogos no metilados. Debidoa la mayor capacidad de donación electrónica delos anillos permetilciclopentadienos, los derivadospolimetilferrocenilos tienen potenciales redox másbajos. Además, es bien conocido que la presenciade sustituyentes en el anillo ciclopentadienoaumenta la velocidad de la transferenciaelectrónica de la forma reducida de las enzimas yel ferroceno oxidado [3].

FIGURA 1

Los sensores investigados fueron preparadosatrapando electrostáticamente la enzima enpelículas de polímeros electrodepositadas sobre lasuperficie de electrodos metálicos. Los resultadosobtenidos muestran que pueden ser aplicadospara la determinación de glucosa, tanto mediantemedidas anódicas como catódicas, ya que puedenactuar como electrocatalizadores en la oxidaciónde la enzima (medios anaeróbios), y en lareducción del peróxido de hidrógeno generado oel oxígeno consumido en las reacciones

enzimáticas (medios aeróbios). En condicionesanaeróbicas, los sensores construidos conpolímeros basados en ciclosiloxanos presentanmás altas señales bioelectrocatalíticas y mejoressensibilidades que los basados ensilsesquioxanos. Por otra parte se ha encontradoque en general los polímeros permetilados sonmediadores más efectivos y permiten la utilizaciónde potenciales más bajos en la determinación deglucosa [4] (Tabla 1).

Fe

CH3

SiSi SiSi

O

CH3CH3

OO

H3CO

Fe

Fe

Fe Fe

Fe

OH3COO

CH3 CH3

OSi SiSiSi

CH3

Fe

Fe

Fe

Fe

OH3COO

CH3 CH3

OSi SiSiSi

CH3

Fe

Fe

OH3COO

CH3 CH3

OSi SiSiSi

CH3

Fe

Fe

Fe

OH3COO

CH3 CH3

OSi SiSiSi

CH3

Fe

OSi O

Si O Si

O

Si

OSi

O

SiO

O

Si OO

OO Si

O

O SiCH3

CH3

O SiCH3

CH3

OSi

OCH3

CH3Si CH3

CH3

Si

OSi

O OSiSi CH3CH3 CH3CH3

CH3

CH3

CH3

CH3

Fe

Si O

Si O Si

O

Si

OSi

O

SiO

O

Si OO

OO Si

O

OSiCH3

CH3

SiCH3

CH3

FeO

Si O

Si O Si

O

Si

OSi

O

SiO

O

Si OO

OO Si

O

Fe

OSi CH3CH3

Si O

Si O Si

O

Si

OSi

O

SiO

O

Si OO

OO Si

O

Fe

Si O

Si O Si

O

Si

OSi

O

SiO

O

Si OO

OO Si

O

O

Si CH3CH3

FeSiCH3

CH3

Si O

Si O Si

O

Si

OSi

O

SiO

O

Si OO

OO Si

O

O

SiCH3

CH3 Fe

Si O

Si O Si

O

Si

OSi

O

SiO

O

Si OO

OO Si

OO

Fe

OSi CH3CH3

Si O

Si O Si

O

Si

OSi

O

SiO

O

Si OO

OO Si

O

Fe

Si O

Si O Si

O

Si

OSi

O

SiO

O

Si OO

OO Si

O

OSi CH3CH3

= H (1) = CH3 (2)

= H (3) = CH3 (4)

http://www.jai2005.com

4

Page 5: B O L E T Í N - seqa.esseqa.es/ActualidadAnalitica/AA_11.pdf · deberíamos considerar en nuestras prioridades estratégicas [1]. La ... de sustituyentes en el anillo ciclopentadieno

TABLA 1

Mediador Enzima Electrodo Analito Eap. V CaracterísticasAnalíticas

Ferrocenilciclosiloxano GOx Pt Glucosa 0,45 IL hasta 50 mMLD 20 µM

GOx Pt Glucosa 0,25 IL hasta 35 mMLD 190 µM

PermetilferrocenilciclosiloxanoGOx Pt Glucosa reducción

de H2O20,10 IL hasta 55 mM

GOx Pt Glucosa 0,45 IL hasta 40 mMLD 150 µM

FerrocenilsilsesquioxanoGOx Pt Glucosa reducción

de oxígeno -0,10 IL hasta 15 mMLD 160 µM

GOx Pt Glucosa 0,25 IL hasta 75 mMLD 1,01 mM

PermetilferrocenilsilsesquioxanoGOx Pt Glucosa reducción

de oxígeno -0,10 IL hasta 25 mMLD 270 µM

GOx: Glucosa-oxidasa, IL: Intervalo lineal, LD: Límite de detección

Polímeros basados en ferrocenosinteraccionantes.Estos polímeros son obtenidos insertando bloquesdendríticos con grupos ferroceno interaccionantesen cadenas de polimetilsiloxanos multifuncionalesflexibles, químicamente estables y de bajatoxicidad. Las macromoléculas híbridasresultantes tienen unidades organometálicas conactividad redox situadas muy próximas en laestructura polimérica, enlazadas por puentes, quepueden actuar como hilos moleculares entre loscentros metálicos, lo que permite que seestablezca comunicación electrónica entre éstos[5] (figura 2).

FIGURA 2

Electrodos metálicos modificados con estospolímeros mediante electrodeposición muestranactividad electrocatalítica, tanto en la reducción

como en la oxidación de peróxido de hidrógeno,disminuyendo considerablemente los potencialesde trabajo y aumentado notablemente la señalelectroquímica. Este comportamiento de lospolímeros, que puede relacionarse con suestructura, pues proximidad y conexión electrónicaposibilitan la interacción simultánea con dosgrupos ferroceno, permite la aplicación de loselectrodos modificados para la determinaciónamperométrica de H2O2 [6]. Los polímeros co-inmovilizados sobre electrodos de platino conglucosa-oxidasa y lactato-oxidasa y entrecruzadoscon glutaraldehido y BSA han sido aplicados comobiosensores amperómetricos de glucosa y lactatomidiendo el peróxido de hidrógeno producido porlas respectivas reacciones enzimáticas, tanto enmodo catódico como anódico [7].Los polímeros redox co-inmovilizados conperoxidasa de rábano (HRP) han sido aplicadostambién para la construcción de biosensoresamperométricos para la determinación deperóxido de hidrógeno y peróxidos orgánicos [8].Los biosensores desarrollados pueden operar abajos potenciales, presentando buenassensibilidad y respuesta lineal, así comoprotección frente a las interferencias usuales(Tabla 2).

5

Page 6: B O L E T Í N - seqa.esseqa.es/ActualidadAnalitica/AA_11.pdf · deberíamos considerar en nuestras prioridades estratégicas [1]. La ... de sustituyentes en el anillo ciclopentadieno

6

TABLA 2Mediador Enzima Electrodo Analito Eap. V Características

AnalíticasPt H2O2 0,25 IL hasta 1 mM

LD 1,2 µM

GOx Pt Glucosa 0,25 IL hasta 1 mMLD 4,5 µM

LOx Pt Acido láctico 0,25 IL hasta 0,6 mMLD 2,1 µM

HRP Pt H2O2 -0,05 IL 100-700 µMLD 0,90 µM

HRP Pt Hidróxido deCumeno -0,05 IL 150-600 µM

LD 25,5 µM

Ferroceno-siloxano homopolímero

HRP Pt Terbutilhidroperóxido -0,05 IL 150-600 µM

LD 150 µM

Pt H2O2 0,50 IL hasta 2 mMLD 0,1 µM

Pt H2O2 -0,50 IL hasta 2 mMLD 6,0 µM

GOx Pt Glucosa oxidaciónde H2O2

0,40 IL hasta 2 mMLD 3,0 µM

Ferroceno-siloxano copolímero

GOx Pt Glucosa reducciónde H2O2

0,10 IL hasta 2 mMLD 23,6 µM

GOx=Glucosa-oxidasa, LOx= Lactato oxidasa, HRP=Peroxidasa de rábano, IL: Intervalo lineal, LD: Límitede detección

Recientemente se ha iniciado el estudio de laaplicación de nuevos polímeros lineales ehiperramificados conteniendo ferrocenosinteraccionantes basados en copolímeros bloquepoliestireno, polibutadieno y policarbosilano comomediadores en la construcción de biosensores [9].

Dendrímeros organometálicos.Debido a sus singulares característicasestructurales, las macromoléculas dendríticasfuncionalizadas con grupos organometálicos redoxhan sido empleadas con éxito en diversasaplicaciones. Dendrímeros de varias generacionesmodificados con grupos ferrroceno, con alto pesomolecular y el grupo electroactivo situado en elextremo de ramas largas y flexibles, estáncapacitados para actuar eficazmente comoespecies mediadoras en electrodos enzimáticos.Se han investigado dendrímeros octa- y tetra-nucleares basados en esqueletos organo-siliciofuncionalizados con ramas etil- o metilenferroceno[10], preparando con ellos y glucosa-oxidasaelectrodos de pasta de carbón, con los cuales sellevaron a cabo medidas de glucosa. (Tabla 3). Unfactor que parece determinante en su buencomportamiento analítico es la flexibilidad delmediador dendrítico, la cual depende de lalongitud de las ramas y del espaciamiento entrelos ferrocenos, y que facilita la transferenciaelectrónica entre mediador y enzima. La bajasolubilidad de la forma oxidada de losdendrímeros proporciona estabilidad yreproducibilidad a largo plazo.

Otro grupo de biosensores estudiado está basadoen la aplicación de electrodos enzimáticosconstruidos atrapando electrostáticamenteglucosa-oxidasa en películas conductoras dedendrímeros heteromultinucleareselectrodepositados. Los dendrímeros estudiadosse obtuvieron funcionalizando poliamina dendríticaDAB-dend-(NH2)x (x = 4,8, 16, y 32) con ferrocenoy cobalticinio [11] (figura 3). Estos dendrímerospueden actuar de doble manera, las unidadesferroceno pueden actuar como mediadoresenzimáticos en condiciones anaeróbicas, mientrasque los grupos cobaltocinio exhiben actividadelectrocatalítica en la reducción de oxígeno encondiciones aeróbicas. Las características de laspelículas formadas juegan un importante papel enel comportamiento de los sensores. Losresultados obtenidos muestran que losmetalodendrimeros de más alta generación sonmediadores más eficientes para la transferenciaelectrónica pues debido a sus propiedadesviscoelásticas tienen mayor flexibilidad, mientrasque los más pequeños originan películas másrígidas y menos permeables. Por el contrarioestas últimas presentan una mayor actividadelectrocatalítica en la reducción de oxigeno, lo quese atribuye a mayores efectos cooperativos,consecuencia de una mayor concentraciónefectiva de los grupos redox, permitiendo ladeterminación del oxígeno disuelto con altasensibilidad. (Tabla 3).

Page 7: B O L E T Í N - seqa.esseqa.es/ActualidadAnalitica/AA_11.pdf · deberíamos considerar en nuestras prioridades estratégicas [1]. La ... de sustituyentes en el anillo ciclopentadieno

Co +Fe

Co +

Co + Fe

Co +

Fe

N

N

N

N

N

NN

N

N

N

N

N

N

N

N

N

N

NN

N

NN

N

N

N

N

N

N

N

N

N

N

NN

N

NN

N

N

N

N

N

N

N

N

N

N

N N

N

NN

N

N

NN

N

N

N

N

N

N

H C OC O

H C O

H

C O

CH

O

H

C

HC

O

O

HC

H

C

O

O

H

C

CH

O

O

HC

HC

O

O

HCHC

HC H

C C

OO

O OO

HC

H

C

HC

H

C

OO

O O

H

C

HC

H

C

O

O

O

H

C

CH

HC

O

O

O

HC

HC

H CHC O

O

O

O

H

H

Co + Fe

FeCo +

Co +

Co

+ Co

+

Co +

Co +

Co +

Co +

Co +

Co +

Fe Co +

Fe

Co +

Fe

Co + Fe

Fe

Fe

Fe

Co +

Fe

FIGURA 3

TABLA 3Mediador Enzima Electrodo Analito Eap. V Características

AnalíticasDendrímero ferroceno-silicio GOx Pasta de

carbono Glucosa 0,35 IL hasta 1,6 mMs 50 nA/mM

GOx Pt Glucosa 0,40 IL hasta 35 mMs 53 nA/mMDendrímeros mixtos

DAB-ferroceno-cobaltocenoGOx Carbono

vitrificadoGlucosa reducción

de oxígeno -0,70 IL hasta 16 mMs 0,68 µA/mM

En general, los resultados obtenidosdemuestran que todos los materialesdesarrollados con estos compuestosmacromoleculares organometálicos posibilitan lapreparación de biosensores estables yreproducibles con buenas característicasanalíticas.La posibilidad de controlar adecuadamente laestructura y las propiedades físicas yelectroquímicas de estos compuestosorganometálicos macromoleculares mediantemétodos de síntesis convenientes, plantea nuevasperspectivas para el diseño y desarrollo demateriales con características adecuadas para suaplicación como mediadores en biosensoresamperométricos.Bibliografía[1] C.M. Casado, I. Cuadrado, M. Morán, B.Alonso, B. García, B. González, J. Losada. Coord.Chem. Rev. 185-186 (1999) 53-79 y 193-195(1999) 395-445.[2] C.M. Casado, I. Cuadrado, M. Morán, B.Alonso, M. Barranco, J. Losada. Appl.Organometal. Chem. 13 (1999) 1.[3] P. Hale, L. I. Boguslavsky, T. Inagaki, H. I.Karan, H. S. Lee, T. A. Skotheim, Y. Okamoto.Anal. Chem. 63 (1991) 677.

[4] J. Losada, M.P. García, I. Cuadrado, B. Alonso,B. González, C.M. Casado, J. Zhang. J.Organomet. Chem. 689 (2004) 2799.[5] B. Alonso, B. González, B. García, E. Ramírez-Oliva, M. Zamora, C.M. Casado, I. Cuadrado. J.Organomet. Chem. 637-639 (2001) 642.[6] M.P. García Armada, J. Losada, I. Cuadrado,B. Alonso, B. González, E. Ramírez-Oliva, C.M.Casado. Sens. Actuators B Chem. 88 (2003) 190.[7] M.P. García Armada, J. Losada, I. Cuadrado,B. Alonso, B. González, C.M.Casado.Electroanalysis 15 (2003) 1109.[8] M.P. García Armada, J. Losada, I. Cuadrado,B. Alonso, B. González, C.M. Casado, J.Zhang.Sens. Actuators Chem B.101 (2004) 143.[9] B. De Juan, A. García Marcos, M.P. GarcíaArmada, J. Losada, B. Alonso, C.M. Casado, H.Frey. 40th International Symposium onMacromolecules. Paris-France, MACRO2004,p.87.[10] J. Losada, I. Cuadrado, M. Morán, B.González, C.M. Casado, B. Alonso, M. Barranco.Anal. Chim. Acta 338 (1997) 191.[11] B.Alonso,.P. García Armada, J. Losada, I.Cuadrado, B. González, C.M. Casado. Biosensorsand Bioelectronics 19 (2004) 1617.

3. IV MEMORIAL ENRIC CASSASAS “JORNADA DE NANOCIENCIA YNANOTECNOLOGÍA ANALÍTICAS”. BARCELONA, 16 de Diciembre del 2004

El 16 de Diciembre tuvo lugar, en la sede delInstitut d’Estudis Catalans (IEC), el IV MemorialEnric Casassas, esta vez dedicada a la“Nanociència y Nanotecnología Analíticas”. Lajornada fue organizada por el Grupo de Sensoresy Biosensores del Departamento de Química de

la Universidad Autónoma de Barcelona con lacolaboración de la Sección de Ciencias yTecnología del IEC, la Sociedad Catalana deQuímica y el Departament d’Universitats,Recerca i Societat de la Informació de laGeneralitat de Catalunya y con el apoyo de los

7

Page 8: B O L E T Í N - seqa.esseqa.es/ActualidadAnalitica/AA_11.pdf · deberíamos considerar en nuestras prioridades estratégicas [1]. La ... de sustituyentes en el anillo ciclopentadieno

8

departamentos de química analítica de lasuniversidades catalanas.El objetivo de esta jornada era hacer eco de unanueva área de investigación que comienza aaparecer en el paisaje científico catalán engeneral y de la química analítica especialmente:Nanociència y nanotecnología analíticas.La jornada se estructuró en tres sesiones (veanel programa adjuntado). La conferencia plenaria

fue impartida por el profesor Itamar Willner delInstituto de Química de la Universidad Hebrea deJerusalénLos materiales de la jornada serán publicados eningles. Los interesados pueden pedir estosmateriales gratuitamente a Dr. Arben Merkoçi([email protected]).

Los asistentes a la jornada en una imagen delgrupo

Cierre de la conferencia plenaria del Prof. I.Willner

El PROGRAMA DE LA JORNADA Presentación SALVADOR ALEGRET, Sección de Ciencias y Tecnología, Institut d’Estudis Catalans Cristina Palet, Societat Catalana de Química Actividades de nanociencia i nanotecnología a Cataluña Antoni Oliva, Institut Català de Nanotecnologia

SESION 1 NANOMATERIALS D’INTERÈS ANALÍTIC Preparación de nanopartículas orgánicas para sistemas analíticos NORA VENTOSA, Departament de Nanociència Molecular i Materials Orgànics, Institut de Ciència de Materials de Barcelona, CSIC Inter-matrix synthesis of polymer stabilised metal nanoparticles for sensor applications DMITRI MURAVIEV, Grup de Sensors i Biosensors, Universitat Autònoma de Barcelona Conferencia plenaria Memorial Enric Casassas Nanomaterial-Based Biosensors and Circuitry ITAMAR WILLNER, Institute of Chemistry, The Hebrew University of Jerusalem

SESION 2 NANOCARACTERITZACIÓ I NANOFABRICACIÓ PER A USOS ANALÍTICS Analytical methods on the nanometer scale based on scanning probe microscopies MªJOSE ESPLANDIU, Grup de Sensors i Biosensors, Universitat Autònoma de Barcelona Small scale structures: Their fabrication and use in analytical nanotechnology CHRIS MILLS, Parc Científic de Barcelona

SESION 3 SISTEMES DE NANO(BIO)ANALISI Diseño, estudio y aplicación de nuevos sistemas de análisis basados en nanomateriales

ARBEN MERKOÇI, Grup de Sensors i Biosensors, Universitat Autònoma de Barcelona Soluciones bionanoelectrónicas en bioanalítica YANIS KATAKIS, Universitat Rovira i Virgili Sistemas micro/nano-electromecánicas para análisis (bio)molecular JOAN BAUSELLS, Centre Nacional de Microelectrònica, CSIC