"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."
