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