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DETERMINACIÓN POR CROMATOGRAFÍA DE LÍQUIDOS DE ALTA RESOLUCIÓN CON DETECCIÓN ELECTROQUÍMICA QDE DOPAMINA, EMPLEANDO ELECTRODOS DE CARBÓN
VÍTREO MODIFICADOS CON COMPÓSITOS A BASE DE DENDRÍMEROS PAMAM G4.0 – OH Y MATERIALES
Erika Bustos Bustos Ma Guadalupe García Jiménez y Luis A Godínez Mora-Tovar
NANOPARTICULADOS
Erika Bustos Bustos, Ma. Guadalupe García Jiménez y Luis A. Godínez Mora Tovar.
ANTECEDENTES
Moléculas con Importancia Biológica
Sistema Nervioso CentralCentral
Sistema DopaminaSistema Nervioso Periférico OH
OHNH2
Dopamina
Ref. (a) S. S. Kumar, et. al. J. Electroanal. Chem., 578, 95(2005). (b) A. A. Karyakin, et. al. Anal. Chem., 76, 474(2004).
Detección Electroquímica de Dopamina
Electrodos Modificados
Dendrímeros PAMAM
G0
G2G1
G0
ne-
Regiones hidrofílicas
Organiza los compuestos activos.
Pre-concentra los compuestos activos
Protege al compuesto activo.
Pre-concentra los compuestos activos.
Regiones hidrofóbicas
Favorece la estabilidad mecánica.
Evita al pasivación de la superficie.
Ref. (a) G. R. Newkome, et. al. Dendritic Molecules: Concepts, Synthesis, Perspectives, VCH, Weinheim(1996). (b) R. M. Crooks, et. al. Dendrimers: Design, Dimension, Function. Ed. Springer, New York (2001).
HIPÓTESIS
LosLos nanocompositosnanocompositos dede dendrímerodendrímero PAMAMPAMAM GG44..00--OHOH––í lí l áliáli iinanopartículasnanopartículas metálicasmetálicas presentanpresentan unun comportamientocomportamiento
electrocatalíticoelectrocatalítico eficienteeficiente parapara compuestoscompuestos orgánicos,orgánicos,favoreciendofavoreciendo aa susu vezvez elel fenómenofenómeno dede autoauto--limpiezalimpieza yyfavoreciendofavoreciendo aa susu vezvez elel fenómenofenómeno dede autoauto--limpiezalimpieza yyeliminandoeliminando lala pasivaciónpasivación dede superficiessuperficies empleadasempleadas enensistemassistemas enen contínuocontínuo..
OBJETIVOS
Diseñar,Diseñar, construirconstruir yy caracterizarcaracterizar electrodoselectrodos dede carbóncarbón,, yyvítreovítreo modificadosmodificados concon nanocompósitosnanocompósitos dede dendrímerodendrímeroPAMAMPAMAM GG44..00--OHOH yy nanopartículasnanopartículas metálicasmetálicas deldel grupogrupodeldel platino,platino, parapara lala deteccióndetección electroquímicaelectroquímica dededopaminadopamina acopladaacoplada aa lala deteccióndetección espectrofotométricaespectrofotométricaenen determinacionesdeterminaciones cromatográficascromatográficas dede HPLCHPLCenen determinacionesdeterminaciones cromatográficascromatográficas dede HPLCHPLC..
METODOLOGÍA EXPERIMENTAL
Modificación de Carbón Vítreo con Dendrímeros y Nanopartículas
Ref. (a) H. Ye and R. M. Crooks, J. Am. Chem. Soc., 127(2005) 4930. (b) R. M. Crooks, J. Phy. Chem. B. 109 (2005)692. (c) M. Zhao, et. al. J. Am. Chem. Soc. 120 (1998)4877. (d) R. M. Crooks, et. al. Dendrimers III: Design,4878. Dimension, Function. Fritz Vögtle, USA, Springer
Ir,Os,Pd,Pt,Rh,RuPAMAM G4.0 - OH
4879. (2001) 105.
NH
NNH
OH
NH
O
O
NNH
N
H OH
NH
OH
NH
OH
O
OO
O
Dendrímeros EncapsulandoNanopartículas (DEN)
OH
CV – DEN - x
p ( )
RESULTADOS
Síntesis de Dendrímeros Encapsulando NanopartículasPG4-OH Ir Os Pd Pt Rh Ru
+
Sales metálicas del grupo del platino
(NH4)3IrCl6•xH2OOsCl3•xH2O(NH4)2PdCl4 N BH( 4)2 4K2PtCl4(NH4)3RhCl6•xH2OK2RuCl5•xH2O
NaBH4 +
Ref. (a) Ye, H.; Crooks, R. M. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 4930.(b) Scott, R. W. J.; Datye, A. K.; Crooks, R. M.. J. Am. Chem. Soc. 2003,125, 3709.
Caracterización de Dendrímeros Encapsulando Nanopartículas
0 8
1
1.2
1.4
a.
0
0.2
0.4
0.6
0.8
190 290 390 490 590 690 790 890 990 1090
A /
u.a
5863303Ir
ε / M-1 cm-1λ / nmDEN
190 290 390 490 590 690 790 890 990 1090
λ / nm
1
1.2
1.4
2211303Pd
6793304Os
5863303Ir
0.2
0.4
0.6
0.8
1
A / u
.a.
4797302Ru
10446303Rh
7868304Pt
0190 290 390 490 590 690 790 890 990 1090
λ / nm
1.2
1.4Ref. (a) Zhao, M.; Sun, L.; Crooks, R. M. J. Am.Chem. Soc. 1998, 120, 4877. (b) IUPAC,Compendium of Chemical Terminology 2a Ed 1997
4797302Ru
0.4
0.6
0.8
1
A /
u.a.
Compendium of Chemical Terminology, 2a. Ed. 1997. (c ) Crooks, R. M.; Lemon III, B. I.; Sun, L.;Yeung, L. K.; Zhao, M. Dendrimers III: Design,Dimension, Function. Fritz Vögtle, USA, Springer,2001, 105.
0
0.2
190 290 390 490 590 690 790 890 990 1090
λ / nm
Funcionalización del Carbón Vítreo64-OH 64-OH
150
200
250
300
350
J / µ
A cm
-2
O
O
O
O
O
OH
[O]
OH
[O]
O
-2H+
o -2e-
-CO2
COOH
0
50
100
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600
Tiempo / s
J
Liempieza electroquímica
Modif icación covalente
O O
O
OH O
o 2e OH
O
C
Oxidación Electroquímica
[O]
OO
O
H
150
200
250
300
350
J / µ
A cm
-2
OH
O
COOH
O
OO
O
O
C
Hidrólisis o Reacción Electroquímica
COOH COOH
óCO
O
0
50
100
0 300 600 900 1200 1500 1800 2100 2400 2700 3000 3300 3600
Tiempo / s
Limpieza electroquímica
Modificación covalente
O OO
CHO C=O
óCO2
Ref. (a) Yang, Y.; Lin, Z. G. J. Appl. Electrochem. 1995, 25, 259. (b)Jovanovic, V. M.; et. al. Electrochem. Commun. 2004, 6, 1254. (c)Maeda, H.; et. Al. Anal. Sci. 2000, 16, 293. 2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
J / µ
A cm
-2
HO OH
O
O
OH
O
H
O
HO
-2000
-1000
0
1000
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2
E / V vs. Ag/AgCl 3M NaCl
O OH
Potenciostato Potenciostato
Pulido sobre paño Buhler conalúmina de 1, 0.3 y 0.05 µm.Posterior sonicación durante Amperometría de 3600s a 1600mV vs
Amperometría de 3600s a 1600mV vs.10min en H2O desionizada.
OHHO
Amperometría de 3600s a 1600mV vs.Ag/AgCl en H2SO4 0.5M.
OO
O
Ag/AgCl en 21.07µM PAMAM G4.0-OH y 0.84mM de cada nanopartículaen NaF 0.1M.
COOH( PAMAM G4.0 - 63 OH ) OOC
O
O
OH
O
H
HO
OH
O
COOH
OO
O
COOH
HO OH
O
O
O O
OH
O
O
OH
O
COOH( PAMAM G4 0 63 OH ) OOC COOH( PAMAM G4.0 - 63 OH ) OOC
Sustitución nucleofílica del acilo catalizada por ácidos:
Ref. Morrison, R. T.; Boyd, R. N. QuímicaOrgánica. 2a. ed. Adison-WesleyIberoamericana. 1987, E. U. A. 811-823.
Determinación Cromatográfica de la DopaminaC fí d HPLC D ó E f é A é- Cromatografía de HPLC con Detección Espectrofotométrica y Amperométrico -
151617
PARÁMETRO CONDICIONES
475mL de H2O, 4.7g de ácidomonocloroacético, 75mg de octilsulfato de sodio 93mg de EDTA
9101112131415
m U
.A.
0 60.8
11.21.41.61.8
22.22.42.62.8
33.23.43.63.8
4
A /
u.a.
281 nm
Fase móvil
sulfato de sodio, 93mg de EDTAhidratado, 25mL de MeCN y 4mL detetrahidrofurano (pH 3.2, ajustado conNaOH 6M), en una relación 1:1 conagua. Con un flujo de 0.5mL min-1 y
2345678
A /
m
00.20.40.6
190 290 390 490 590 690 790 890 990 1090
λ / nm
una presión de 150 psi a 25°C.
Fase EstacionariaColumna Hypersil C18 BDS (250 x4.6mm, 5µm) marca Supelco, Inc.C l t d 30ºC 3 8
4
012
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
T / min
Calentando a 30ºC.
Volumen de Muestra20 µL de dopamina 1mM en HCl 0.1M.
2.42.62.8
33.23.43.63.8
500
1000
1500
2000
2500
3000
/ µA
cm-1
850 mV
Detector Espectrofotométrico
Tiempo de retención de 13 min, con una λ de 281nm.
Detector AmperométricoTiempo de retención de 13 min, conun potencial de 900mV vs Ag/AgCl 0.8
11.21.41.61.8
22.2
i / u
A
-1500
-1000
-500
0
-0.5 -0.3 -0.1 0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3 1.5 1.7
E / V vs. Ag/AgCl 3M NaCl
J /
Detector Amperométrico un potencial de 900mV vs. Ag/AgCl3M NaCl.
00.20.40.60.8
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
T / min
Detección Dopamina en Muestras Sintéticas
18
20
22
24
u.
UV-Vis
O
OOH
OHO
O
O
O
10
12
14
16
18
orba
ncia
/ m
a.u
64-OH
+ H+OH
OHOH
OHOH NH2NH2
0
2
4
6
8
Abs
o
Rh
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
[Dopamina] / µM
35
40 CV–PAMAM G4.0-Rh
20
25
30
µA c
m-2
CV PAMAM G4 0 Ir
CV–PAMAM G4.0-PtCV–PAMAM G4.0-Pd
CV–PAMAM G4.0-Ru
5
10
15 j / µ
CVCV–(G4.0-OH)
CV–PAMAM G4.0-Os
CV–PAMAM G4.0-Ir
00 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
[Dopamina] / µM
CV
Detección Dopamina en Muestras Sintéticas
Detector Ecuación linealY [DA] = mx [µM] + b r 2 L.D. / µM L.C. / µM
Detector Espectrofotométrico
UV – Vis y = 0.02 [DA] + 0.06 0.9974 0.14 0.47
Detector Electroquímico
CV y = 0.003 [DA] - 0.058 0.9941 3.01 10.02
CV-(G4-OH) y = 0.005 [DA] - 0.115 0.9941 1.72 5.73
CV-DENs-Os y = 0.011 [DA] - 0.231 0.9941 0.73 2.44
CV-DENs-Ir y = 0.018 [DA] + 0.031 0.9979 0.29 0.97
CV-DENs-Pt y = 0.023 [DA] + 0.337 0.9965 0.25 0.82
CV-DENs-Pd y = 0.027 [DA] + 0.445 0.9982 0.18 0.61
CV-DENs-Ru y = 0.032 [DA] + 0.268 0.9998 0.22 0.72
CV-DENs-Rh y = 0.046 [DA] + 0.100 0.9981 0.15 0.51
OOHOO
64-OH
+ H+O
OOH
OH
OHOHNH2
O
OHOH
O
O
O
NH2
Rh
Caracterización por EDS y SEM de las Superficies Modificadas
CV
con Nanocompósitos de DENs
10 m
C
10 µm
CV – PG4.0-OH
C
5 µm10 µm
CV - DEN - RhCV DEN Rh
C
10 µmRh
Comprobación del Efecto Catalítico Dendrímero-NanopartículaEl d M d f d C l CV d d í-Electrodo Modificado Covalentemente con CV, dendrímero
PAMAM G4.0 -64OH y Rh -
72 h en el horno a 50ºCRef. Peterson, J.; Allikmaa, V.; Pehk,T ; Lopp M Proc Estonian Acad Sci
1
T.; Lopp, M. Proc. Estonian Acad. SciChem.. 2001, 3, 167.
2
Reacción de retro-Michael
Importancia de la Presencia de los Dendrímeros
+O
OOH
OHO
O
O
O
35
40
CV
CV - PAMAM G4 0 - OH 10 µm
+ H+OH
OHOH
OHNH2NH2
20
25
30
A c
m-2
CV - PAMAM G4.0 - OH
CV - DENs Rh
CV - DENs Rh (calentado)
µ
5
10
15 j / µ
+ H+O
OHOH
O
O
O
O
OOH
OH
OHOH
0
5
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
[Dopamina] / µM10 µm
NH2NH2
O
OOH
OH
OHOHNH2
Detección de UV-Vis
4
4.5
5 Standard
Adición de standard
y = 0.04x + 13
3.5
4
UA
y = 0 0137x + 0 0176
yR2 = 1
1 5
2
2.5
A /
mU
y = 0.0137x + 0.0176R2 = 0.9897
0.5
1
1.5
25 µM
0-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
[Dopamina] / µM
Detección Amperométrica con Ádición de Standard
0.5
0.6 CV - PAMAM G4.0-OH (standard)
CV - PAMAM G4.0-OH (adición de standard)1.2
1.4CV (standard)
CV (adición standardl)
y = 0.0056x - 0.0231R2 = 0.9866
0.3
0.4
i*N /
µA
y = 0.0104x + 0.2563R2 = 0.9971
0.6
0.8
1
i*N /
µA
y = 0.0015x + 0.0385R2 = 0.9944
0
0.1
0.2
y = 0.0093x - 0.0009R2 = 0.9991
0
0.2
0.4
24.64 µM 23.50 µM
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
[Dopamina] / µM-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
[Dopamina] / µM
80 CV - PAMAM G4.0-OH - Rh (standard)
y = 0.5642x + 13.088R2 = 0.9966
50
60
70
A
CV - PAMAM G4.0-OH - Rh (adición de standard)
y = 0.5952x + 1.2943R2 = 0.9981
20
30
40
i*N /
µ
23 20 M
0
10
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
[Dopamina] / µM
23.20 µM
Detección de Dopamina en Muestras Reales de Orina
6 MuestraReal 5
6 Muestra Real
3
4
5
ncia
/ m
a.u
.
3
4
µA c
m-2
MuestraSintética
1
2
3
Abs
orba
n
MuestraSintética 1
2
j / µ
0-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
[Dopamina] / µM
0-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
[Dopamina] / µM
O
OOH
OHO
O
O
O
+ H+OH
OH
OHOH
OHNH2NH2
64-OH
Rh
CONCLUSIONES GENERALES
M+M+M+
M+
M+
M+M+
80 CV PAMAM G4 0 OH Rh (standard)M+
M+M+
M+ M+M+
M+
M
60
70
CV - PAMAM G4.0-OH - Rh (standard)
CV - PAMAM G4.0-OH - Rh (adición de standard)
1) Erika Bustos Bustos, Ma. Guadalupe García Jiménez, BlancaR. Díaz-Sánchez, Eusebio Juaristi and Luis A. Godínez Mora-
M+
M+
M+M+
M+
M+M+
M+
M+M+
M+
M+
M+M+
y = 0.5642x + 13.088R2 = 0.9966
30
40
50
i*N /
µA
Tovar. Talanta, 72, 2007, 1586 – 1592.
MM
BH4-y = 0.5952x + 1.2943
R2 = 0.9981
0
10
202) Erika Bustos Bustos, Ma. Guadalupe García Jiménez,Eusebio Juaristi, Thomas W. Chapman and Luis A. GodínezMora-Tovar. ECS Transactions: "Electrochemistry ofSupramolecular and Fullerene Systems", 3, 2006, 12, 45 - 57.
OO
OOO
O
Limpieza Electroquímica
0-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
[Dopamina] / µM
O
COOH
O
COOH
Modificación Electroquímica
AGRADECIMIENTOS
DETERMINACIÓN POR CROMATOGRAFÍA DE LÍQUIDOS DE ALTA RESOLUCIÓN CON DETECCIÓN ELECTROQUÍMICA QDE DOPAMINA, EMPLEANDO ELECTRODOS DE CARBÓN
VÍTREO MODIFICADOS CON COMPÓSITOS A BASE DE DENDRÍMEROS PAMAM G4.0 – OH Y MATERIALES
Erika Bustos Bustos Ma Guadalupe García Jiménez y Luis A Godínez Mora-Tovar
NANOPARTICULADOS
Erika Bustos Bustos, Ma. Guadalupe García Jiménez y Luis A. Godínez Mora Tovar.
ebustos@cideteq.mx