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Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 34, Nº 2, 58 - 79, 2011 Anodic oxidation of NADH at surfactant-hydrotalcite- ferrocenedicarboxylic acid glassy carbon modified electrodes. Isis Ledezma y Lenys Fernández* Departamento de Química, Universidad Simón Bolívar. Apdo 89000, Caracas 1080-A, Venezuela. Tel.: +58-212-9063979; Fax: +58-212-9063961. *[email protected] Abstract We report on the electrochemical behavior of chemically modified glassy carbon (GC) electrodes by using surfactant/hydrotalcite (HT) films, incorporating ferrocenedicarboxylic acid (FDC) as redox mediators for NADH. The FDC retained in the films displayed two well- defined voltammetric peaks. They correspond to the redox process ferrocene/ferrocenium. The type of surfactants adsorbed have a pronounced effect on the FDC adsorption on the HT. The modified electrodes are found to give stable and reproducible electrocatalytic response to NADH and axhibit good stability. Key words: Synthetic hydrotalcite-like clay, nicotinamide adenine-dinucleotide oxidation, clay-modified electrode. Oxidación anódica de NADH sobre electrodos de carbón vítreo modificados con películas desurfactantes-hidrotalcita-ácido ferrocenodicarboxílico Resumen Se obtuvieron películas estables de ácido ferrocenodicarboxílico (FDC)-surfactantes- hidrotalcita (HT) sobre electrodos de carbón vítreo (CV), a partir de dispersiones acuosas de FDC y HT. El FDC retenido en las películas origina un par de ondas voltamétricas alrededor de 360 mV vs ECS, características del proceso redoxferroceno/ferroceniun. La adsorción del FDC sobre la HT esta influenciada por el tipo de surfactante utilizado: el SDBS favorece la solubilidad del FDC en las micelas en solución, cuando se utilizo TX100 se sugiere mayor solubilidad del FDC en las miscelas superficiales, mientras que en presencia de CPB la adsorción del FDC sobre el mineral se produce por atracción electrostática entre la carga negativa del FDC y la carga positiva del la HT, incrementada por la presencia del CPB en su estructura. Mediante análisis voltamétricos se encontró que estos electrodos son capaces de mediar la transferencia electrónica entre la coenzima nicotinamida adenín dinucleótido (NADH) y la superficie de CV, a través de una reacción catalítica entre esta coenzima y el FDC. Proceso a través del cual se diminuye el sobrepotencial de oxidación del NADH. Palabras clave: Hidrotalcitas sintéticas, coenzima nicotinamida adenín dinucleótido, electrodo modificados con arcillas. Recibido el 30 de Junio de 2006 En forma revisada el 30 de Julio de 2007 Introducción Todas las reacciones químicas del metabolismo celular se realizan gracias a la acción de catalizadores o enzimas. Una enzima completa se denomina holoenzima, y está formada por

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Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia. Vol. 34, Nº 2, 58 - 79, 2011

Anodic oxidation of NADH at surfactant-hydrotalcite-ferrocenedicarboxylic acid glassy carbon modified electrodes.

Isis Ledezma y Lenys Fernández*

Departamento de Química, Universidad Simón Bolívar. Apdo 89000, Caracas 1080-A, Venezuela. Tel.: +58-212-9063979; Fax: +58-212-9063961. *[email protected]

Abstract

We report on the electrochemical behavior of chemically modified glassy carbon (GC)

electrodes by using surfactant/hydrotalcite (HT) films, incorporating ferrocenedicarboxylic

acid (FDC) as redox mediators for NADH. The FDC retained in the films displayed two well-

defined voltammetric peaks. They correspond to the redox process ferrocene/ferrocenium.

The type of surfactants adsorbed have a pronounced effect on the FDC adsorption on the

HT. The modified electrodes are found to give stable and reproducible electrocatalytic response to NADH and axhibit good stability.

Key words: Synthetic hydrotalcite-like clay, nicotinamide adenine-dinucleotide

oxidation, clay-modified electrode.

Oxidación anódica de NADH sobre electrodos de carbón vítreo modificados con películas desurfactantes-hidrotalcita-ácido ferrocenodicarboxílico

Resumen

Se obtuvieron películas estables de ácido ferrocenodicarboxílico (FDC)-surfactantes-

hidrotalcita (HT) sobre electrodos de carbón vítreo (CV), a partir de dispersiones acuosas de

FDC y HT. El FDC retenido en las películas origina un par de ondas voltamétricas alrededor

de 360 mV vs ECS, características del proceso redoxferroceno/ferroceniun. La adsorción del

FDC sobre la HT esta influenciada por el tipo de surfactante utilizado: el SDBS favorece la

solubilidad del FDC en las micelas en solución, cuando se utilizo TX100 se sugiere mayor

solubilidad del FDC en las miscelas superficiales, mientras que en presencia de CPB la

adsorción del FDC sobre el mineral se produce por atracción electrostática entre la carga

negativa del FDC y la carga positiva del la HT, incrementada por la presencia del CPB en su

estructura. Mediante análisis voltamétricos se encontró que estos electrodos son capaces de

mediar la transferencia electrónica entre la coenzima nicotinamida adenín dinucleótido

(NADH) y la superficie de CV, a través de una reacción catalítica entre esta coenzima y el FDC. Proceso a través del cual se diminuye el sobrepotencial de oxidación del NADH.

Palabras clave: Hidrotalcitas sintéticas, coenzima nicotinamida adenín dinucleótido, electrodo modificados con arcillas.

Recibido el 30 de Junio de 2006 En forma revisada el 30 de Julio de 2007

Introducción

Todas las reacciones químicas del metabolismo celular se realizan gracias a la acción de

catalizadores o enzimas. Una enzima completa se denomina holoenzima, y está formada por

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una parte proteica (apoenzima) y un cofactor no proteico (coenzima): HOLOENZIMA =

APOENZIMA + COENZIMA. Entre los cofactores que requieren las enzimas para su

funcionamiento están las coenzimas: NADPH (nicotinamida adenina dinucleótido fosfato

reducido), NAD (nicotinamida adenina dinucleótido), FAD (flavina adenina

dinucleótido), piridoxal, biotina, tiamina, ácido tetrahidrofólico, cobalamina, etc. La NAD+ y

la NADH son fundamentales para utilizar la energía metabólica de los alimentos. La

regeneración electroquímica de este cofactor es extremadamente importante desde un

punto de vista fundamental y de aplicaciones prácticas. Las aplicaciones tecnológicas de

esta reacción incluye el desarrollo de biosensores para un gran numero de analitos y celdas

biocombustibles [1, 2]. La oxidación electroquímica de esta coenzima ha sido objeto de

mucho interés, debido a que su oxidación directa sobre electrodos convencionales solo es

posible a altos sobrepontenciales, además de conducir a la desactivación de la

superficie electródica. Así que es necesario el uso de mediadores redox entre el NADH y la

superficie del electrodo, capaces de disminuir este sobrepotencial. La detección anódica de

NADH se facilita vía mediadores electrocacatalíticos que en su actividadelectrooxidante

pierden un electrón, como por ejemplo el ferroceno y sus derivados [3-6], o dos electrones

como fenoxacina, fenotiacina y nitrofluorenos [7-9]. Donde las ventajas del ferroceno y sus

derivados como mediadores redox abarcan las siguientes características: sus

reacciones redox no involucran intervención protónica así que no están influenciada por el

pH, reacciones redox reversibles, se regenera a bajos sobrepotenciales, formas oxidadas y

reducidas estables, no tóxicos e inertes al oxígeno, etc. Estas características los hacen muy

adecuados para suincorporación en sistemas supramoleculares útiles como soportes sobre

superficies electródicas. La bibliografía reporta una variedad de electrodos químicamente

modificados, incluyendo polímetros conductores, que soportan mediadores redox para la

oxidación de NADH, sin embargo recientemente el uso de materiales porosos [13] y silica

[14, 15], se han vuelto increíblemente populares. En este estudio se reporta la

electrooxidación del NADH utilizando un electrodo de carbón vítreo modificado con ácido

ferrocenodicarboxílico, el cual previamente se coadsorbe junto con diferentes tipos de

surfactantes, en la arcilla tipo hidrotalcita. En particular en nuestro laboratorio se ha

demostrado [16-18] que la superficie de carbón vítreo puede ser

ventajosamente modificada con suspensiones de surfactantes-hidrotalcita, formando

películas con características útiles en el desarrollo de sensores para la detección de

moléculas de interés biológico, tales como el ácido úrico y el ascórbico, y

contaminantesorgánicos como los compuestos fenólicos. En la siguiente investigación hemos

encontrado que este tipo de electrodo es capaz de incorporar de una forma muy estable el

ácido ferrocenodicarboxílico, el cual media la trasferencia electrónica entre el NADH y la superficie del carbón vítreo.

Experimental

Reactivos

Los reactivos utilizados fueron: dodecilbencenosulfonato de sodio (SDBS) y el

octilfenoxipolietoxietanol (TX100) marca Riedel-de Haëno; nitrato de aluminio

nanohidratado (99%) y nitrato de cobalto hexahidratado de Hopkins & William; perclorato

de sodio, hidróxido de litio y la sal disódica reducida hidratada de -NADH de

Sigma, bromuro de cetilpiridiniun (CPB), ácido clorhídrico, cloruro de sodio, sulfato de sodio,

nitrato de sodio, ácido ferrocenodicarboxílico (96%) y fenol de Aldrich. Perclorato de

tetrabutilamonio (TBAClO4) de Kodak. Todos los reactivos fueron utilizados como se

recibieron. Las soluciones se prepararon usando agua desmineralizada filtradaa través de un

filtro Milli-Q Reagent Water System a una resistencia mayor de 15 M-cm.

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Equipos

Los voltagramas fueron obtenidos en un potenciostato galvanostato de la EG&G

Princeton Applied Research modelo 273A acoplado mediante una interface a una

computadora con un sofware PAR-M270. Los experimentos fueronrealizados en una celda de

un compartimiento y tres electrodo, utilizando CV (0,28 cm2 y 3 cm2) como electrodo de

trabajo, electrodo de calomel saturado (ECS) como referencia y platino

como contraelectrodo. Las soluciones electrolíticas fueron purgadas con gas N2 antes de

realizar los experimentos. Las medidas de pH se hicieron con un medidor de pH 26

RADIOMETER COPENHAGUE. Para los análisis de difracción de rayo-X se uso un

difractometro de la Philip con una radiación Cu- = 1.542 Å, 40 KV/20 mA a una

velocidadde barrido de 30 min–1. Los espacios interlaminares fueron calculados usando la

ecuación de Bragg, n = 2d sen, donde n es un numero entero (1,2,3… ., n), es la

longitud de onda, d ladistancia entre los planos atómicos, y el ángulode incidencia.

Procedimiento experimental

La arcilla HT fue sintetizada en el laboratorio siguiendo el método de coprecipitación.

Una solución que contiene 25% de Al(NO3) y 75 % de Co(NO3) fue titulada con 1M de

solución de NaOH para producir el precipitado de Co/Al-NO3. La solución fue purgada con

gas N2 para desalojar el dióxido de carbono. El precipitado fue filtrado ysecado por 24 h a

120°C. Se adicionó HT Co/Al-NO3 a soluciones de surfactantes, con una relación

sólido/solución 1g por 50 mL (la cantidad de surfactante fue variada para obtener

la isoterma de adsorción). Las suspensiones fueron sometidas a ultrasonido por 15 min para

homogenizar las partículas, y agitadas a 40°C por 2 h. El nuevo material fue filtrado,

enjuagado tres veces con agua destilada (5 mL de agua por gramo) y secado a 70°C por 45

min. La concentración de surfactante remanente en solución fue determinada por medidas

de espectroscopia UV-Vis (a 223 nm, 364 nm y 276 nm, para el SDBS, CPB y TX100,

respectivamente), basadas sobre una curvas de calibración estándar

(adsortividades molares de 12,830; 18,56 y 32,87 L mol–1 para SDBS, CPB y TX100,

respectivamente). La cantidad adsorbida de surfactante fue determinada por la siguiente

ecuación: n= Vo(co– ceq)/m, donde n es la cantidad de surfactante adsorbida en

mmol/g, ceq la concentración en equilibrio, co la concentración inicial en mmol/L, Vo volumen

de la solución en L, y m es la cantidad de adsorbente en gramo. La desviación estándar de

análisis por triplicado fue igual o menor a ± 3%. Por otro lado para la preparación de

lahidrotalcita Co/Al-surfactante- FDC se siguió el mismo procedimiento anterior,

diferenciándose en la presencia de FDC en la mezcla de solución. La concentración de

surfactante remanente en solución fue determinada por medidas de espectroscopía UV-Vis

(a 223 nm, 364 nm y 276 nm, para el SDBS, CPB y TX100, respectivamente), y la del FDC

a 456 nm, basadas sobre una curvas de calibración estándar.

Los electrodos de CV fueron previamente pulidos, con suspensiones de alumina de

diferente tamaño de grano (1,0 µm y 0,3 µm), sobre tela tipo mesa de billar, luego fueron

sometido a ultrasonido, sumergiéndolos en solución 1:1 de metanol-agua por 5 min, para

eliminar las partículas remanentes en la superficie. Las películas de surfactantes-HT fueron

preparadas por goteo sobre la superficie del electrodo de CV de 20 µL de una dispersión

acuosa de la sintetizadas organo- HT (preparadas mezclando Co/Al-NO3 HT + 0.9, 0.10,

0.15mMsolución de SOS, SDS, SDBS,CPB o TX100 respectivamente, con una relación de 1g

por 50 mL de solución). Las suspensiones modificadoras fueron sometidas a ultrasonido inmediatamente antes de preparar las películas.

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Resultados y discusión

Isotermas de adsorción

Las isotermas de adsorción para retención de los surfactantes por la HT se presentan en

la Figura 1. De acuerdo a la clasificación de Giles y MacEwan [19], la isoterma para el SDBS

es de forma "L", mientras que las isotermas para el TX10 y el CPB son de forma "S". Las

isotermas en forma "L", son características cuando el adsorbato es fuertemente atraído por

el adsorbente, generalmente por un mecanismo de intercambio iónico. El SDBS se adsorbe

por intercambio de los aniones NO3– huésped en la HT por los aniones SDBS– en solución.

Mientras que las isotermas de forma "S" (Figura1b-c), son indicativos de la formación de

agregados miscelares en la interface. En el caso del TX100 (Figura1b), a bajas

concentraciones de equilibrio, podría adsorberse por formación de puentes de hidrógeno

entre los grupos éter de la cadena oxietilenica del surfactante y los grupos hidroxilos de la

HT, para luego a altas concentraciones generar la formación de agregados superficiales por

interacción entre las moléculas de surfactantes ya adsorbidas y las provenientes de la

solución. En el caso del CPB (Figura 1c), la fuerza conductora de adsorción podría ser entre

la superficie de la HT y la cadena hidrofóbica del surfactante, con disposición del grupo

hidrofílico positivamente cargado hacia la superficie externa de la HT.

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Las isotermas de coadsorción del SDBS y el FDC se muestran en la Figura 2a. A baja

concentración de equilibrio del surfactante, se observa un aumento en la adsorción de

ambas especies sobre la HT, lo que sugiere la coadsorción competitiva de FDC y SDBS por

iguales sitios superficiales, ya que en esta región cuando el FDC estapresente se adsorbe

menos cantidad de surfactante sobre la superficie de la HT. A valores mayores de la

concentración micelar crítica (cmc), la cantidad adsorbida de surfactante alcaza un

valor constante, mientras que la cantidad de FDC disminuye. Se conoce que después de la

cmc, las miscelas crecen en solución, lo que produciría un incremento de la solubilidad del

FDC en esa fase. De acuerdo a esto, la disminución de la cantidad adsorbida de FDC

después del valor de cmc en esta isoterma, sugiere que esta especie es más afín a las

micelas en solución que a las capas adsorbidas de surfactantes sobre la HT. Las

isotermas de coadsorción del TX100 y el FDC se muestraen la Figura 2b, al inicio de la curva

se observa un ligero aumento en la adsorción del surfactante con el aumento de la

concentración de equilibrio, siendo la adsorción del FDC casi lineal en este rango de

concentración. Como podemos observar, la forma de la curva de la isoterma

del surfactante, no se ve afectada por la adición de FDC (Figuras 1b y 2b), lo que podría

sugerir formación de agregados superficiales sobre el mineral. Por otro lado, la adsorción de

FDC aumenta con el aumento de la concentración de equilibrio del surfactante, efecto que

puede ser interpretado como la adsolubilización de las moléculas de FDC sobre los

agregados superficiales. Debido a que pueden existir micelas tanto en solución como en la

superficie del mineral, la coadsorción del FDC y el TX100 podría ser cinergética. La

isoterma de coadsorción del CPB y el FDC se presenta en la Figura 2c. Al inicio de las curvas

la adsorción del CPB se mantiene constante, mientras que aumenta la adsorción del FDC, lo

que sugiere que en esta región el FDC se adsorbe preferiblemente sobre la HT, lo que era

de esperar por la diferencia de carga. Con el incremento en la concentración de CPB en

solución aumenta su adsorción en el mineral, lo que puede ser debido a la afinidad de las

moléculas en solución con aquellas ya incorporadas en dicha superficie (las cuales tendrían

una conformación que favorezca esta interacción). También se observa que la adsorción de

FDC aumenta, pero comparando las curvas de las Figura 2b y Figura 2c, el aumento es

mayor que en presencia de TX100. En este caso se puede ver favorecida la adsorción

del FDC, debido a un mecanismo electrostático entre esta especie y la HT positivamente

carga, cuya densidad de carga positiva ha aumentado por la incorporación del CPB en la HT.

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Análisis por difracción de rayos-X

La Figura 3 muestra los patrones de difracción de rayos-X para los materiales Co/Al-

NO3, Co/Al-SDBS, Co/Al-CPB y Co/Al-TX100, preparados utilizando cantidades de

surfactantes cerca del valor de la cmc. El difractograma para elmaterial precursor Co/Al-

NO3 (Figura 3a), muestra el típico patrón de la HT [20], el cual consiste de tres líneas de

reflexión a 2 = 10°, 25°, 85° y33°, 94° debido a la reflexión de los planos basales 003,

006 y 009, respectivamente. Se encontró que el valor para la distancia interplanar (dL)

fue 8,34 Å (Figura 2a), valor que concuerda con resultados reportados en la literatura [21].

La presencia de SDBS en la HT expande la distancia interplanar a 25,25 Å (figura 3b),

sugiriendo formación perpendicular de monocapas de aniones SDBS intercalados en la

estructura de la HT [22]. No se encontró gran cambio en el valor experimental dL en

presencia de TX100, 8,80 Å (Figura 3c), lo que sugiere que este surfactante no

se intercambia por los iones nitratos en la estructura de la HT, así que únicamente la

superficie externa de la arcilla es capas de adsorberlo. Mientras que en presencia de CPB el

dL se expande a 17.94 Å (Figura 3d), sugiriendo que este surfactante también podría intercalarse en las intercapas de la HT.

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Los análisis por difracción de rayos-X para los materiales modificados, ahora en

presencia FDC se muestran en laFigura 4. Los resultados indican que no hay un gran cambio

en dL para el Co-Al-SDBS en presencia del FDC (Figura 4a), para el Co-Al-TX100 cambia de

8,88 Å a 9,2Å (Figura 4b), mientras que para el Co/Al-CPB dL se expande ligeramente de

17,94 a 19,2 Å (Figura 3c). Como se ha demostrado experimentalmente el valor del dL para

el material precursor es de de 8,34 Å, el ferroceno tiene aproximadamente una forma

cúbica de 4,1 Å, una distancia entre los anillos de 3,3 Å [23]. Lo que sugiere que el FDC no

debería expandir el dL del material precursor. El hecho que no se expandan los dL de

los materiales Co/Al-SDBS y Co/Al-CPB, en presencia del FDC no descarta la interacción de

este último con las intercapas del HT, debido a que la expansión que producen estos

surfactantes esmucho mayor que la que puede producir el FDC. Por otro lado, si la

presencia de FDC no expande el dL del material modificado Co/Al-TX100, sugiere que

efectivamente el TX100 no sustituye los aniones nitratos, y solo se adsorbe en la

superficie externa.

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Comportamiento electroquímico de los electrodos modificados

La Figura 5 muestra las voltametrías cíclicas (CVs) de los electrodos FDC-surfactantes- HT-

CV en solución 0.1M de LiClO4, y la Figura 6 el comportamiento del FDC en solución

de CH2Cl2/TBAClO4. Comparando estas dos figuras,observamos que en ambos casos las

VCs muestran dos ondas de oxidación/reducción bien definidas, las cuales corresponden al

proceso redox ferroceno/ferrocenium (Fc Fc+ + 1e–). Considerando la baja solubilidad de

los derivados del ferroceno en agua, las ondas voltamétricas observadas en la Figura 5,

evidentemente correspondenal proceso redox del FDC, retenido en la película. La VC

obtenida para el FDC retenido en la película de SDBS-HT-CV (Figura 5c) muestra corriente

de pico de oxidación menor y potencial de pico a valores más positivos, comparado

al comportamiento cuando el CPB esta presente en el electrodo (Figura 5a). Cuando el

surfactanteutilizado fue el TX100 (Figura 5b), se obtiene un valor de corriente entre los dos

valores anteriores, y el valor de potencial de pico coincide con el obtenido sobre el electrodo

CPB-HT-CV. Estos resultados conducen a pensar que los surfactantes catiónicos realmente

incrementan la densidad de carga positiva de la arcilla, y como consecuenciala cantidad de

FDC en la película, representada por el mayor valor de corriente que se obtuvo sobre este

electrodo. Cuando el surfactantes en la película es el SDBS, el cual está cargado

negativamente, este compite con el FDC por los sitios positivos de la HT. Lo que es evidente

a partir de la isoterma de adsorción presentada en la Figura 1a. El cambio en potencial de

pico a valores más positivos, podría relacionarse con las interacciones repulsivas de las dos

especies cargadas negativamente lo que origina una lenta transferencia electrónica. Este

resultado se sustenta por el hecho que sobre el electrodo modificado FDC-SDBS-HT-CV, el

potencial de pico se desplaza a valores más positivos con el aumento en la cantidad de FDC

para preparar la solución modificadora (Figura 7). A bajas concentraciones de FDC, las

interacciones entre el FDC y el SDBS son débiles, originando que el potencial de pico se

desplace a potenciales menos negativos, por el contrario cuando aumenta la cantidad de

FDC en la película prevalecen las repulsiones electrostáticas entre las especies, y el

potencial se desplaza a valores positivos. Si el surfactante en el interior de la película es no

iónico, como es el caso de TX100, este no cambia la densidad de carga de la HT, ni compite con el FDC por los sitios positivos.

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Los electrodos modificados mostraron buena estabilidad, ya que luego de 30 cíclos

voltamétricos consecutivos, la respuesta no cambia, aun después de 800 cíclos de uso.

Estos fueron almacenados por un mes en un desecador, y una vez probados nuevamente mantuvieron su respuesta voltamétrica.

Las corrientes de pico (Ip), el coeficiente de difusión (D), el potencial de pico medio

(E1/2 = Epa+Epc /2) y la concentración superficial de especie electroactiva, , para el FDC

retenido en los diferenteselectrodos, se reportan en la Tabla1. Las corrientes de pico fueron

proporcionales a la raíz cuadrada de la velocidad de barrido, lo que indica que el proceso de

oxidación del FDC dentro de estas películas está controlado por difusión (Gráficas no

mostradas). El valor aparente del D, obtenido a través de la ecuación de Randles-

Sevcik [24], fue mucho menor comparado con el obtenido en solución (10–6 cm2s–1),

sugiriendo la difusión más lenta de la especie electroactiva en el interior de las películas

comparada a cuando se encuentra en solución. Los cálculos de muestran, que elvalor

de para el FDC retenido en las películas deCPB-HT y TX100-HT, son mayores que el

obtenido sobre la película SDBS-HT-CV, lo que confirma que sobre las primeras películas se

retienen mayor cantidad de la especie electroactiva. Por otro lado, en la tabla se muestra

que el E1/2 no dependen de la naturaleza del anión del electrolito soporte, sugiriendo que

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estos aniones pueden difundir libremente a través de la interfase electrodo/solución y no interfieren con el proceso redox que se lleva a cabo dentro de la película.

Oxidación de NADH sobre los electrodos modificados

En la Figura 8, se muestra que la corriente de pico de oxidación del NADH sobre el

electrodo CPB-HT-CV (Figura 8a), es aproximada a la obtenida sobre CV (Figura 8d),

mientras sobre los electrodos TX100-HT-CV (Figura 8b) ySDBS-HT-CV (Figura 8c) la

corriente es menor. Sobre los tres electrodos modificados se diagnostica un comportamiento

de adsorción (Figura 9). La mayor corriente de oxidación sobre el electrodo CPB-HT-CV

puede estar relacionada con el mayor carácter hidrofílico inducida sobre la superficie del

electrodo por la presencia del CPB. El agua de hidratación de la película CPB-HT confiere a la

superficie del electrodo un mayor contacto con la solución que contiene al NADH y como

consecuencia se favorece la mayor interacción con la superficie del electrodo por

polarización de los electrones , lo que ocurre cuando eladsorbente contiene núcleos

aromáticos con este tipo de electrones y el sustrato una alta densidad de sitios activos

positivos. La menor corriente obtenida sobre el electrodo SDBS-HT-CV puede deberse a la

hidrofobicidad inducida por estos surfactantes a la superficie del electrodo, mientras que el

TX100 se adsorbe superficialmente sobre la arcilla, también confiriéndole cierta

hidrofobicidad superficial. Por otro lado, sobre el electrodo TX100-HT-CV se observa

además, un desplazamiento de potencial a valores menos positivo, por lo que podría

pensarse que sobre este electrodo se ve favorecida la oxidación del NADH. Comportamiento para el cual no se tiene claro, hasta los momentos, una explicación.

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Se ha demostrado que la detección anódica del NADH se facilita por medio del ferroceno y

sus derivados como mediadores electrocatalíticos [3]. La Figura 10, muestra las respuestas

voltamétricas de los electrodos FDC-CPB-HT-CV (A), FDC-TX100-HT-CV (B) y FDC-SDBS-

HT-CV(C) en soluciones 10–5 NaOH M+ 0.1 M de NaClO4 enpresencia (a) y en ausencia (b)

de NADH. Sobre el FDC-TX100-HT-CV (B) y FDC-SDBS-HT-CV (C), en presencia de NADH,

la corriente de pico anódica correspondiente a la especie FDC en la película aumenta y el

pico catódico disminuye, característica que corresponde al proceso catalítico que involucra la

reacción entre la especie oxidada que se forma del FDC y el NADH proveniente de la

solución. Se encontró que la eficiencia electrocatalítica, definida como el cociente entre la

corriente de pico en presencia (Ic) y en ausencia (Ib) del NADH, es similar para ambos

electrodo: 1,30; 1,25 y 1,20; sobre FDC-CPB-HT-CV, FDC- TX100-HTCV y FDC-SDBS-HT-

CV, respectivamente.

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Sobre el electrodo FDC-CPB-HT-CV (Figura 10A) la oxidación del NAHD muestra dos

ondas, la primera a 324 mV corresponde a la oxidación del FDC en la película mientras que

la segunda a 546 mV se relaciona a la oxidación delNAHD, ya que el potencial de pico de la

ultima onda anódica concuerda con el obtenido en la misma solución sobre el electrodo CPB-

HT-CV sin FDC en la estructura de la HT (Figura 8a). Sin embargo la corriente de pico

anódica correspondiente al FDC en la película aumenta en presencia del NADH mientras que

el pico catódico disminuye, lo que sugiere nuevamente la participación electrocatalítica del

FDC sobre este tipo de electrodo para la oxidación del NAHD. Siendo la eficiencia

electrocatalítica similar a los otros electrodos modificados. De acuerdo a este

comportamiento voltamétrico, se puede asumir que el NAHD interactúa fuertemente con la

densidad de carga positiva sobre la película de CPB-HT, y que en presencia del FDC dicha

carga persiste, pero también interactúa con el FDC presente en este mismo electrodo,

presentándose además el comportamiento electrocatalítico del FDC en laoxidación del

NAHD.

Conclusión

Se obtuvieron películas estables de ácido ferrocenocarboxílico (FDC)-surfactantes-

hidrotalcita (HT) sobre electrodos de carbón vítreo (CV), a partir de dispersiones acuosas de

FDC y HT. El FDC en películas ejerce un poder catalíticoque involucra la reacción entre la

especie oxidada que se forma del FDC y el NADH proveniente de la solución. Aunque los

derivados de ferroceno usualmente son considerados menos eficientes como mediadores

redox en la oxidación de NADH, la combinación de sus propiedades catalíticas, con las

características especiales de las películassurfactantes-HT, podría ofrecer una interesante y fácil alternativa para la fabricación de biosensores para este analito.

Agradecimientos

Se agradece a la Universidad Simón Bolívar (USB) a través del Decanato de Investigación

y Desarrollo por el soporte financiero, y al Laboratorio de Electroquímica de la USB por valioso soporte técnico.

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