Título :	Diseño y caracterización de un Bioelectrodo basado en la monoamino oxidasa-A, para la detección de serotonina en un fluido corporal simulado
Autor(es):	Armando Becerra Hernandez
Palabras clave:	Bioelectrodo Serotonina Inmovilización enzimática Monoamino Oxidasa Bioelectrode Serotonin Enzymatic immobilization Monoamine oxidase-A
Área:	MEDICINA Y CIENCIAS DE LA SALUD
Fecha de publicación :	ene-2018
Facultad:	Facultad de Medicina
Programa académico:	Maestría en Ciencias en Neurometabolismo
Resumen:	"Trastornos neuropsiquiátricos y del neurodesarrollo, entre los que se encuentran el trastorno depresivo mayor (TDM) y el trastorno del espectro autista (TEA), están asociados con alteraciones en los niveles del neurotransmisor serotonina. Objetivo: En este trabajo se describe el diseño y evaluación de un bioelectrodo para la detección y cuantificación de serotonina en un fluido corporal simulado, con base en la enzima Monoamino oxidasa-A (MAO-A). Metodología: El bioelectrodo desarrollado está basado en un electrodo serigrafiado de carbono, modificado con una matriz de nanotubos de carbono multipared (MWCNT) en la que se inmovilizó la enzima MAO-A. La inmovilización covalente de la enzima MAO-A en MWCNT funcionalizados se realizó mediante el método de conjugación que emplea 1-etil-3-(3-dimetilaminopropil) carbodimida (EDC) y N-hidroxi succinimida (NHS). La detección del neurotransmisor se logró a través de la determinación del peróxido de hidrógeno (H 2 O 2 ) generado durante el proceso de desaminación oxidativa de la serotonina catalizado por la MAO-A. La capacidad electrocatalítica del bioelectrodo fue evaluada mediante voltamperometría cíclica y voltamperometría de pulso diferencial. Resultados: La enzima MAO-A inmovilizada retuvo un buen porcentaje de actividad catalítica (94.3 %), así como una buena estabilidad térmica y de pH. Además de que exhibió una buena estabilidad operacional y de almacenamiento a 4°C. Análisis de morfología de superficie por medio de microscopía electrónica de barrido revelaron la presencia de una capa fina proteica en la superficie de los MWCNT. Mediciones por microscopia electroquímica de barrido demostraron que la enzima MAO-A inmovilizada mantiene su actividad catalítica. Los registros de voltamperometría cíclica del bioelectrodo, realizados a 25° C y en fluido corporal simulado, mostraron la generación de buenas respuestas correspondientes al proceso de reducción del H 2 O 2, observadas en un intervalo de s de potencial de 0.55 V y 0.65 V vs Ag/AgCl. Asimismo, las respuestas del bioelectrodo mostraron una dependencia hacia concentraciones crecientes de serotonina, obteniéndose una relación lineal entre la magnitud de la corriente generada y la concentración de serotonina en un intervalo de 300 a 500 ng/mL, con un límite de detección de: 125 ng/mL (S/N = 3) y un límite de cuantificación de: 608 ng/mL (S/N = 3). Por último, el bioelectrodo mostró una buena estabilidad operacional y una buena capacidad de detección de serotonina en presencia de ácido ascórbico." "Neuropsychiatric and neurodevelopmental diseases such as Major Depressive Disorder and Autism Spectrum Disorder are associated with alterations in neurotransmitter serotonin levels. Objective: The present work describes the fabrication and evaluation of an bioelectrode for the detection of serotonin in simulated body fluid (SBF), through the use of the enzyme monoamine oxidase-A (MAO-A). Experimental: The proposed bioelectrode consisted on a modified carbon screen-printed electrode where the enzyme monoamine oxidase-A is immobilized on multi-walled carbon nanotubes (MWCNT). Firstly a carbodiimide conjugation approach using N-(3-dimethylaminopropyl)-N’-ethylcarbodiimide hydrochloride (EDC) and N–hydroxysuccinimide (NHS) was employed to covalently immobilize the enzyme to functionalized MWCNT ́S. The detection of neurotransmitter serotonin was achieved by quantifying the hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) formed during the process of oxidative deamination of serotonin catalyzed by the enzyme. The generated enzymatic bioelectrode was electrochemically characterized by cyclic voltammetry (CV) and differential pulse voltammetry (DPV). Results: Immobilization on MWCNT ́S resulted in high enzymatic activity, good thermal and pH stability, up to 94.3 % biological activity retention was achieved. Furthermore the immobilized enzyme exhibits good operational and storage stability. Surface morphology analysis of the immobilized enzyme by scanning electron microscopy (SEM) revealed the presence of a thin protein layer on the MWCNT ́S surface. Scanning electrochemical microscopy measurements indicated that the immobilized enzyme retains its catalytic activity. The electrochemical measurements with the biosensor were applied in simulated body fluid pH 7.4, at 25 ° C. Cyclic voltammetry measurements showed good redox responses; electrochemical currents related to the electrochemical reduction of H 2 O 2 were observed at a potential range of 0.55 V y 0.65 V vs Ag/AgCl The responses generated by the bioelectrode showed dependence towards the increment of serotonin concentration. A linear relationship between the generated currents and the concentration of serotonin was obtained in a range of 300 a 500 ng/mL, with a detection limit of: 125 ng/mL (S/N = 3) and a quantification limit of: 608 ng/mL (S/N = 3). Finally the bioelectrode showed robust operational stability and was able to detect serotonin in presence of ascorbic acid."
URI:	http://ri-ng.uaq.mx/handle/123456789/1391
Aparece en:	Maestría en Ciencias en Neurometabolismo

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