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Se desarrolló un método más fácil y económico para medir la concentración de glucosa en sangre

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Se desarrolló un método más fácil y económico para medir la concentración de glucosa en sangre

Crédito: Pixabay
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Los científicos de la Universidad Federal de los Urales resolvieron el problema de sintetizar catalizadores sin enzimas para una determinación más precisa y menos costosa de la concentración de glucosa en sangre. La solución propuesta radica en la deposición electroquímica conjunta capa por capa de paladio y plata en la superficie deel electrodo tira reactiva. Los coautores publicaron un artículo sobre el trabajo en Boletín químico ruso . Esta es la primera descripción en la literatura científica del método de deposición capa por capa de paladio y plata.

"Usamos un electrodo impreso para la deposición, un sustrato en miniatura con una suspensión de múltiples paredes, es decir, nanotubos de carbono incrustados entre sí. El agua de la suspensión aplicada al electrodo se evapora y los nanotubos permanecen en el electrodo,aumentando así su área de superficie específica. Luego depositamos primero plata y luego paladio sobre la superficie del electrodo modificado varias veces alternativamente ", dice Andrei Okhokhonin, profesor asociado de química analítica en la Universidad Federal de los Urales y jefe del grupo de investigación.

Los autores sugirieron un método innovador de deposición capa por capa de plata y paladio. El electrodo se sumerge alternativamente en soluciones de sal de plata AgNO3 y sal de paladio K2PdCl4 en ácido sulfúrico diluido. De esta forma, la plata y el paladio carecen de uno.y dos electrones, respectivamente, antes de que se conviertan en metal insoluble. Al colocar el electrodo en la solución, se le aplica una corriente eléctrica. La corriente reduce los metales y esto conduce a la formación de partículas sólidas en la superficie del electrodo.. La operación se repite cuatro veces.

"Aún no se ha utilizado una técnica de este tipo, ha demostrado ser eficaz. El nuevo material tiene una actividad catalítica significativa en la oxidación electroquímica de la glucosa. Además, a diferencia de los análogos, la reacción de oxidación se produce de forma eficaz en un medio de solución tampón de fosfato neutro, quecorresponde a la acidez de la sangre humana. Otros sistemas similares son marcadamente menos sensibles a la glucosa o funcionan en un ambiente alcalino e implican un paso adicional de dilución de la muestra de sangre, en ciertos casos mil veces. Todo esto complica los procedimientos y reduce la confiabilidadde los resultados del análisis ", enfatiza Andrei Okhokhonin.

Según los desarrolladores, las características únicas del sistema obtenido abren amplias perspectivas para su aplicación práctica en la creación de un sensor electrocatalítico sin enzimas para determinar la glucosa en sangre total. La investigación fue apoyada por la Russian Science Foundation Proyecto № 20-13-00142.

El monitoreo continuo de los niveles de glucosa en sangre juega un papel clave en la terapia moderna de la diabetes, una de las enfermedades más extendidas de la humanidad. El análisis de la concentración de glucosa en sangre con medidores de glucosa utiliza compuestos proteicos complejos: glucosa oxidasa o enzimas glucosa deshidrogenasa, que son producidas pormicroorganismos. Las enzimas se adhieren a la parte sensible de la tira reactiva sensor, donde se alimenta una gota de sangre. Como catalizadores biológicos, las enzimas permiten la reacción de oxidación de la glucosa, y el glucómetro registra la reacción y convierte el resultado en unvalor numérico. Un nivel de glucosa en sangre de 5,5 a 6,5 ​​mmol / l es normal para los adultos.

Los sistemas de prueba basados ​​en enzimas están muy extendidos, pero tienen varios inconvenientes. Debido a que las enzimas están basadas en proteínas y se degradan con la exposición al calor o la luz, su vida útil es limitada. Por lo tanto, la producción de enzimas por microorganismos es un proceso costoso y constantemente reproducible.Esto afecta el costo y la disponibilidad de los sensores. La solución al problema de abaratarlos es utilizar catalizadores de oxidación más estables y baratos de origen sintético en lugar de enzimático en lugar de enzimas.

Como tal, la ciencia considera, en particular, las nanopartículas de paladio, un metal del grupo noble.

Las ventajas de las nanopartículas de paladio incluyen la estabilidad necesaria y una mayor sensibilidad a la glucosa. Al mismo tiempo, exhiben una actividad catalítica significativa solo cuando se pretratan en una solución alcalina saturada, que luego se alimenta con una muestra de sangre. Esto complica y ralentiza el proceso.procedimiento de análisis. Hasta la fecha, solo se ha desarrollado un método de análisis directo de sangre que utiliza catalizadores sin enzimas a base de nanopartículas de paladio y en un entorno neutro, cuya composición se aproxima a las propiedades fisiológicas de la sangre. Sin embargo, la baja concentraciónde nanopartículas en la superficie del electrodo no proporciona la sensibilidad requerida del sistema y, por lo tanto, la precisión de los resultados del análisis.

Se sabe que la actividad catalítica del paladio se mejora en combinación con la plata: los dos elementos recubiertos en la parte del electrodo de la tira reactiva mejoran las propiedades catalíticas entre sí, lo que aumenta la sensibilidad del análisis de glucosa en sangre. Pero el existenteLas tecnologías para crear tales compuestos no permiten un control completo sobre los procesos.

Por lo tanto, una tarea urgente es sintetizar catalizadores sin enzimas para una determinación más precisa y económica de la concentración de glucosa en sangre.

Referencia: Okhokhonin AV, Tokmakova KO, Svalova TS, Matern AI, Kozitsina AN. Oxidación electrocatalítica de glucosa en un medio neutro en un electrodo modificado por nanotubos de carbono carboxilados de paredes múltiples y por plata y paladio. Russ Chem Bull . 2021; 70 6: 1191-1198. Doi: 10.1007 / s11172-021-3204-5

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