Preparación de electrodos modificados usando la Tecnología de Impresión Molecular (MIT) basados en polipirrol (polímeros conductor) para la determinación cuantitativa y selectiva a nivel de trazas de ácido ascórbico y paracetamol usando Voltametría de Pulso Diferencial (DPV).

1. MIPs BASADOS EN POLÍMEROS
CONDUCTORES PARA LA
DETERMINACIÓN CUANTITATIVA
DE COMPUESTOS ORGÁNICOS
POR DPV
SEMINARIO DE TESIS I
LUCY LINDERS CORIA ORIUNDO
DR. ADOLFO LA ROSA-TORO GÓMEZ
Sección de Posgrado y Segunda Especialización
Facultad de Ciencias - UNI

2. ESQUEMA DE LA
PRESENTACIÓN
INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN
OBJETIVOSOBJETIVOS
MARCO TEÓRICOMARCO TEÓRICO
Tecnología de
Impresión
Molecular (MIT)
Polipirrol:
Polímero
conductor
MIPs basados en
polipirrol
PARTE
EXPERIMENTAL
PARTE
EXPERIMENTAL
Preparación de los
electrodos
modificados
Caracterización
electroquímica
Análisis de ácido
ascórbico y
paracetamol por
DPV
RESULTADOS Y
DISCUSIONES
RESULTADOS Y
DISCUSIONES
Síntesis de
electrodos
modificados
mediante MIT
Caracterización
electroquímica
Análisis de ácido
ascórbico y
paracetamol por
DPV
CONCLUSIONESCONCLUSIONES

4. POLÍMEROS CONDUCTORES
Tabla 1. Algunos polímeros conductores.
Adaptado de Dai, 1999, Marcel Dekkler, Inc.

5. POLÍMEROS CONDUCTORES
Figura 1. Esquema de la evolución de bandas durante un proceso de dopado n (positivo).

6. BIOSENSORES ELECTROQUÍMICOS
Figura 2. Pasos esquemáticos para la detección de mARNs usando un biosensor.
Tomado de Xiaoyan Wu. A novel label-free electrochemical microRNAbiosensor using Pd nanoparticles as anhancer and linker.

8. Fabricar y evaluar electrodos de GC modificados
usando MIT para la determinación cuantitativa
y específica de compuestos orgánicos en
muestras acuosas por DPV-
Estudiar al
polipirrol como
polímero
conductor y su uso
como sensor
electroquímico.
Sintetizar MIPs
basados en
polipirrol
modificando
electrodos GC
usando AA y
paracetamol como
plantillas.
Realizar DPV
usando los
electrodos
modificados
evaluando a
diferentes
concentraciones de
AA y paracetamol.

10. TECNOLOGÍA DE IMPRESIÓN MOLECULAR
(MIT)
Figura 2. Representación esquemática del principio de la impresión molecular.
Adaptado de Shen y Zhu. Chem. Commun.

11. TECNOLOGÍA DE IMPRESIÓN MOLECULAR (MIT)
Tabla 2. Resumen de ventajas y desventajas de receptores sintéticos basados en MIPs no
covalentes preparados para aplicaciones analíticas.
VENTAJAS DESVENTAJAS
Alternativa de costo efectivo
basado en el reconocimiento de
biomoléculas.
Capacidades catalíticas más bajas que la contraparte biológica.
Fácil preparación; estabilidades
térmica y química mejoradas en
comparación a los anticuerpos.
La heterogeneidad de sitios enlazantes provoca una distribución de
afinidad a sitios enlazantes.
Puede ser preparado en
diferentes presentaciones
(perlas, bloques y películas
delgadas) de acuerdo a la
necesidad de la aplicación.
El sitio activo generado por la plantilla requiere una plantilla
análoga adecuada para el proceso de impresión y afecta las
aplicaciones cuantitativas.
Puede ser almacenado por años
sin perder la afinidad al analito
objeto.
La molienda y tamizado del polímero para aplicaciones como
extracción en fase sólida, llega a ser una labor intensa e ineficiente
en el material obtenido. Técnicas para la formación de perlas,
necesitan obtener partículas MIPs homogéneas dentro de un rango
de tamaño para una mejor realización de la cromatografía.

12. TECNOLOGÍA DE IMPRESIÓN MOLECULAR
(MIT)
Figura 3. Pasos esquemáticos para el mecanismo de formación de los MIPs.
Tomado de Yuan. Electrochemical sensors based on molecularly imprinted membranes at
platinum nanoparticles-modified electrode for determination of 17β-estradiol.

13. POLIPIRROL: POLÍMERO CONDUCTOR
Figura 4. Estructura en las cadenas del polipirrol.
VENTAJAS
Alta conductividad
eléctrica.
Biocompatibilidad.
Sensibilidad al pH.
Estabilidad.
Fácil preparación.

14. POLIPIRROL: POLÍMERO CONDUCTOR
Figura 5. Estructura del polipirrol (a) reducido, (b) polarón y (c) bipolarón.Figura 5. Formación de bandas durante la polimerización de un monómero conjugado para
generar un polímero π-conjugado.

15. POLIPIRROL: POLÍMERO CONDUCTOR
Figura 6. Reacción química estequiométrica para la síntesis química del PPy.
Figura 7. Estructura del PPy formado a partir de una síntesis electroquímica.

16. Figura . Mecanismo de electropolimerización II.
Figura. Mecanismo de
electropolimerización I..

18. MATERIALES EQUIPOS Y REACTIVOS
1 Materiales
* Celda de vidrio de cinco bocas
* Electrodos de carbón vítreo recubiertos con teflón.
* Electrodo de Referencia Ag/AgCl
* Alambre de platino policristalino (contraelectrodo)
2 Equipos
* Sistema MILLIPORE MILLI Q PLUS con una
resistividad de 18.2 MΩ.cm.
* Potenciostato PALM SENS
3 Reactivos
* Pirrol, pro analysi, MERCK
* Fosfato de sodio dibásico dihidratado, pro analysis
MERCK
* Fosfato de potasio monobásico, pro analysi, MERCK
* Ácido ascórbico, pro analysi, MERCK
* Paracetamol recristalizado, comercial
*Clorato de potasio, pro analysi, MERCK
*Cloruro de potasio, pro analysi, MERCK
*Ferricianuro de potasio, pro analysi, MERCK

19. Electrodo: MIP-PPy-AA/GC
Electrodo de
trabajo: GC,
Contraelectrodo:
Pt, Electrodo de
Referencia:
Ag/AgCl
Electrolito:
KClO4 0.1M,
Monómero:
Pirrol 0.025M,
Plantilla: Ácido
ascórbico
10mM.
VC: -0.6 a
0.8V, Velocidad
de barrido:
100mV/s,
Número de
ciclos: 7.
El electrodo NIP-PPy-AA/GC
se prepara siguiendo el mismo
proceso anterior sin utilizar la
plantilla.

20. Electrodo: MIP-PPy-Paracetamol/GC
Electrodo de
trabajo: GC,
Contraelectrodo:
Pt, Electrodo de
Referencia:
Ag/AgCl
Electrolito:
KClO4 0.1M,
Monómero:
Pirrol 0.025M,
Plantilla:
Paracetamol
0.020M.
VC: -0.6 a
0.8V, Velocidad
de barrido:
100mV/s,
Número de
ciclos: 4.
El electrodo NIP-PPy-
Paracetamol/GC se prepara
siguiendo el mismo proceso
anterior sin utilizar la plantilla.

21. Caracterización electroquímica
Electrodo de trabajo: MIP-
PPy-AA/GC, NIP-PPy-
AA/GC, MIP-PPy-
paracetamol/GC y NIP-
PPy-paracetamol/GC,
Contraelectrodo: Pt,
Electrodo de Referencia:
Ag/AgCl.
Electrolito: Ferricianuro de
potasio 10mM y KCl 0.1M.
VC: -0.2 a 0.6V, Velocidad
de barrido: 100mV/s

22. Análisis por Voltametría de pulso
diferencial (DPV): Ácido ascórbico
Electrodo de trabajo:
MIP-PPy-AA/GC y NIP-
PPy-AA/GC
Electrodo de Referencia:
Ag/AgCl.
Contraelectrodo: Alambre
de Pt
Electrolito: KCL 0.1M y
Buffer fosfato 0.05M
Molécula objetivo: Ácido
Ascórbico
concentraciones de
0.25mM a 7.0mM
SISTEMA DE
MEDICIÓN
Potencial de
acondicionamiento: -0.3V
Tiempo de
acondicionamiento: 60s
Tiempo de equilibrio: 2s
Potencial de inicio: -0.25V
Potencial final: 0.65V
Paso de potencial: 8mV
Pulso de Potencial:0.025V
Tiempo de pulso: 0.07s
Velocidad de barrido:
0.025V/s
VOLTAMETRÍA DE
PULSO
DIFERENCIAL
Después de cada medición los electrodos son lavados en
solución de buffer fosfato 0.05M por 5 minutos.

23. Análisis por Voltametría de pulso
diferencial (DPV): Paracetamol
SISTEMADEMEDICIÓN
Electrodo de trabajo:
MIP-PPy-
paracetamol/GC y
NIP-PPy-
paracetamol/GC
Electrodo de
Referencia: Ag/AgCl.
Contraelectrodo:
Alambre de Pt
Electrolito: KCL 0.1M y
Buffer fosfato 0.05M
Molécula objetivo:
Paracetamol
concentraciones de
10µM a 50µM
VOLTAMETRÍADEPULSO
DIFERENCIAL
Potencial de inicio:
0.0V
Potencial final: 0.8V
Paso de potencial: 8mV
Pulso de
Potencial:0.05V
Tiempo de pulso: 0.07s
Velocidad de barrido:
0.025V/s
LIMPIEZADELELECTRODO
MIP-PPy-paracetamol/GC
Contraelectrodo:
Alambre de Pt,
Electrodo de
Referencia: Ag/AgCl
Electrolito: KCl 0.1M y
solución buffer
fosfatos0.05M
Volametría cíclica: de -
0.6V a 1.0V, velocidad
de barrido: 100mV/s,
Número de ciclos: 5

25. SINTESIS DEL ELECTRODO: NIP-PPy-AA/GC
Gráfica 1. Voltagramas cíclicos tomados durante la electropolimerización del pirrol (0.025M) sobre
GC. Electrolito soporte: KClO4 0.1M, Velocidad de barrido: 100mV/s. Número de ciclos: 7

26. SINTESIS DEL ELECTRODO: MIP-PPy-AA/GC
Gráfica 2. Voltagramas cíclicos tomados durante la electropolimerización del pirrol
(0.025M) en presencia de 10mM de ácido ascórbico sobre GC. Electrolito soporte: KClO4
0.1M, Velocidad de barrido: 100mV/s. Número de ciclos: 7

27. Figura 8. Representación
esquemática de la impresión (a)
y remoción (b) de ácido
ascórbico del electrodo
modificado MIP-PPy-AA/GC.

28. SINTESIS DEL ELECTRODO: NIP-PPy-paracetamol/GC
Gráfica 3. Voltagramas cíclicos tomados durante la electropolimerización del pirrol
(0.025M) sobre GC. Electrolito soporte: KClO4 0.1M, Velocidad de barrido: 100mV/s. Número
de ciclos: 4

29. SINTESIS DEL ELECTRODO: MIP-PPy-paracetamol/GC
Gráfica 4. Voltagramas cíclicos tomados durante la electropolimerización del pirrol
(0.025M) con paracetamol 0.020M sobre GC. Electrolito soporte: KClO4 0.1M, Velocidad de
barrido: 100mV/s. Número de ciclos: 4

30. REMOCIÓN DE LA PLANTILLA DEL MIP-PPy-
paracetamol/GC
Gráfica 5. Voltagramas obtenidos durante la remoción del paracetamol del electrodo MIP-
PPy-paracetamol/GC. Velocidad de barrido: 100mV/s. Electrolito KCl 0.1M + Buffer fosfato
0.05M. Número de ciclos: 45.

31. REMOCIÓN DE LA PLANTILLA DEL MIP-PPy-
paracetamol/GC
Gráfica 6. Voltagramas estabilizado para el electrodo MIP-PPy-paracetamol/GC luego de
remover la molécula plantilla. Velocidad de barrido: 100mV/s. Electrolito soporte: KCl 0.1M +
Buffer fosfato 0.05M.

32. REMOCIÓN DE LA PLANTILLA DEL MIP-PPy-
paracetamol/GC
Gráfica 7. DPV usando el electrodo GC para la identificación de la liberación de paracetamol
del electrodo MIP-PPy-paracetamol/GC. Electrolito soporte: KCl 0.1M + Buffer fosfato 0.05M.

33. Figura 9. Representación
esquemática de la impresión (a)
y remoción (b) de paracetamol
del electrodo modificado MIP-
PPy-paracetamol/GC.

34. CARACTERIZACIÓN: ELECTRODOS: MIP-PPy-
AA/GC y NIP-PPy-AA/GC
Gráfica 8. Voltagramas estabilizados para los electrodos GC, NIP-PPy-AA/GC y MIP-PPy-AA/GC.
Electrolito soporte: Ferricianuro de potasio 10mM + KCl 0.1M. Velocidad de barrido: 100mV/s.

35. CARACTERIZACIÓN: ELECTRODOS: MIP-PPy-
paracetamol/GC y NIP-PPy-paracetamol/GC
Gráfica 9. Voltagramas estabilizados para los electrodos GC, NIP-PPy-paracetamol/GC y MIP-
PPy-paracetamol/GC. Electrolito soporte: Ferricianuro de potasio 10mM + KCl 0.1M. Velocidad de
barrido: 100mV/s.

36. DPV: ANÁLISIS DE ÁCIDO ASCÓRBICO
Gráfica 10. DPV del electrodo NIP-PPy-AA/GC a diferentes concentraciones de AA en
un rango de 1.5mM a 7.0mM a pH 8.5.

37. DPV: ANÁLISIS DE ÁCIDO ASCÓRBICO
Gráfica 11. DPV del electrodo MIP-PPy-AA/GC a diferentes concentraciones de AA en
un rango de 1.5mM a 7.0mM a pH 8.5.

38. DPV: ANÁLISIS DE ÁCIDO ASCÓRBICO
Gráfica 12. Respuesta de los
electrodos MIP y NIP-PPy-
AA/GC frente a diferentes
concentraciones de AA.
Electrodo R σ L.D.
MIP-PPy-AA/GC 0.99658 0.24 0.6mM
NIP-PPy-AA/GC 0.98255 0.40 1.2mM
Tabla 3. Resumen de resultados
de la curva de calibración de los
electrodos molecularmente
impresos para determinación de
ácido ascórbico.

39. DPV: ANÁLISIS DE PARACETAMOL
Gráfica 13. DPV del electrodo NIP-PPy-paracetamol/GC a diferentes concentraciones
de AA en un rango de 10µM a 50µM a pH 8.5.

40. DPV: ANÁLISIS DE PARACETAMOL
Gráfica 14. DPV del electrodo MIP-PPy-paracetamol/GC a diferentes concentraciones
de AA en un rango de 10µM a 50µM a pH 8.5.

41. DPV: ANÁLISIS DE PARACETAMOL
Gráfica 15. Respuesta deL
electrodo MIP-PPy-AA/GC frente
a diferentes concentraciones de
paracetamol.
Electrodo R σ L.D.
MIP-PPy-AA/GC 0.9982 0.00966 2.8µM
Tabla 4. Resumen de resultados
de la curva de calibración del
electrodo molecularmente impreso
para determinación de
paracetamol.

42. DPV: ANÁLISIS DE PARACETAMOL
Gráfica 16. Voltagramas estabilizados luego de 5 ciclos durante la limpieza del electrodo
MIP-PPy-paracetamol/GC. Electrolito: KCl 0.1M + Buffer fosfato 0.05M. pH 8.5. Velocidad de
barrido: 100mV/s

44. Se logró estudiar el
polipirrol como polímero
conductor y sintetizarlo
electroquímicamente
sobre GC.
Se prepararon MIPs y
NIPs en base a polipirrol
y se estudiaron las
diferencias durante el
proceso de
polimerización.
Usando DPV se
realizaron curvas de
calibración usando los
electrodos modificados
para determinación de
pacido ascórbico y
paracetamol.