Desarrollo de un biosensor amperométrico de tirosinasa para la determinación de contenido fenólico total en aguas superficiales

Abstract

Los fenoles ingresan en los ecosistemas a través del drenaje de las aguas residuales a las aguas superficiales, como efecto de la producción y uso de plaguicidas y como resultado de procesos naturales. La determinación de estos compuestos tiene importancia analítica, debido a su toxicidad tanto para seres humanos como para el medio ambiente, y en las legislaciones nacionales e internacionales se fijan valores máximos permitidos de fenoles en agua obtenidos utilizando métodos de referencia. El objetivo de este trabajo es desarrollar y validar nuevas metodologías analíticas basadas en el uso de biosensores, para mejorar el control de residuos tóxicos presentes en matrices ambientales. Para esto, se utilizó un biosensor amperométrico de tirosinasa construido y optimizado en nuestro laboratorio para evaluar el nivel de contaminación por fenoles totales en aguas superficiales de la Provincia de Santa Fe. La inmovilización de la enzima sobre el electrodo composite de carbono se llevó a cabo mediante entrampamiento con Nafion, en una concentración de 100 UI de tirosinasa por electrodo. Este electrodo de trabajo, sumado a uno de referencia Ag|AgCl y uno auxiliar de hilo de platino, conforman el sistema que conectado a un analizador electroquímico permitió la obtención de las mediciones correspondientes. Las medidas amperométricas se llevaron a cabo a pH 6.80 en una celda de medición con previa incubación a 30°C a un potencial de trabajo de -0.100 V, bajo agitación constante. Se evaluó el efecto matriz y la presencia de interferencias de cada una de las muestras, como así también se estudió la recuperación obtenida en un ensayo de adición estándar. Cinco de siete muestras evaluadas pertenecientes a localidades del norte, este y centro sur de la provincia de Santa Fe, presentaron niveles de recuperación por encima de 120 %, indicando la posible presencia de fenoles.

Phenolic compounds are present in environmental fields due to their drainage of waste water to superficial water. They are generated during the production of pesticides and as a result of natural processes. As these compounds are highly toxic for environmental and human beings, their detection and quantitative estimation have analytical significance to minimize their hazardous effects. Thus, national and international legislation establishes maximum values for phenols in water by using reference methods. The aim of this work is to develop and to validate a new analytical methodology based on the use of biosensors to improve the control of toxic residues in environmental samples. An amperometric tyrosinase biosensor was constructed in our laboratory to evaluate phenolic concentration in superficial water in Santa Fe Province. The enzyme tyrosinase was Nafion entrapped to immobilize it on the electrode. The amount of deposited enzyme was 100 UI by electrode. Amperometric experiments were carried out using an electrochemical analyzer. A conventional three-electrode system was employed with the enzyme electrode as a working electrode, a platinum wire as the counter electrode, and the Ag|AgCl electrode as a reference electrode. All experiments were performed at 30°C, and fixed potential of -0.100 V in the electrochemical cell containing phosphate buffer at pH=6.80 under constant stirring with a magnetic bar.