Amperometría y Sensores Electroquímicos

La amperometría mide la corriente que fluye a un potencial de electrodo fijo para cuantificar un analito electroactivo, formando la base de muchos sensores y biosensores electroquímicos prácticos.

Definition

Una técnica electroanalítica en la que se mide la corriente en un electrodo mantenido a un potencial constante y se relaciona con la concentración de una especie electroactiva, a menudo a través de una capa sensora químicamente selectiva.

Scope

Este tema abarca la detección amperométrica: mantener un electrodo a un potencial donde el analito reacciona y registrar la corriente resultante controlada por difusión, el diseño de biosensores que acoplan el reconocimiento enzimático a la transducción electroquímica, el electrodo de oxígeno de Clark, los esquemas de transferencia de electrones mediada y directa, y las figuras de mérito analíticas de estos dispositivos. Abarca la detección clínica, ambiental y en el punto de atención.

Core questions

• ¿Cómo la corriente a un potencial fijo informa la concentración de un analito?
• ¿Cómo los biosensores basados en enzimas convierten un evento de reconocimiento químico específico en una señal eléctrica?
• ¿Qué papeles desempeñan los mediadores y la modificación de electrodos en la detección amperométrica?
• ¿Qué determina la sensibilidad, selectividad y tiempo de respuesta de un sensor amperométrico?

Key theories

Corriente amperométrica limitada por difusión

A un potencial más allá de la onda redox del analito, la corriente estacionaria está controlada por la velocidad de difusión del analito al electrodo y es proporcional a la concentración a granel, lo que proporciona una señal analítica lineal.

Transducción enzima-electrodo

Una enzima selectiva genera o consume una especie electroactiva en proporción al analito objetivo; la detección amperométrica de esa especie, a menudo a través de un mediador redox, proporciona un sensor selectivo y cuantitativo, como en los biosensores de glucosa.

Clinical relevance

Los biosensores amperométricos dominan los diagnósticos en el punto de atención, destacando el monitoreo de glucosa en sangre para la diabetes, y se extienden a lactato, oxígeno y otros analitos clínicos, así como a la detección de contaminantes ambientales, valorados por su medición rápida, de bajo costo y miniaturizable.

History

El electrodo de oxígeno de Clark (1956) y el concepto de electrodo enzimático de Clark-Lyons (1962) impulsaron la biosensórica amperométrica; el campo maduró a través de la transferencia de electrones mediada y el éxito comercial de las tiras de glucosa desechables a partir de la década de 1980.

Key figures

• Leland C. Clark
• Joseph Wang
• Adam Heller

Seminal works

• wang2006
• wang2008
• bard2001

Frequently asked questions

¿Cómo produce un sensor de glucosa una corriente eléctrica a partir del azúcar?

Una enzima como la glucosa oxidasa reacciona con la glucosa y, directa o indirectamente a través de un mediador, transfiere electrones al electrodo; la corriente resultante es proporcional a la concentración de glucosa en la muestra.

¿Cuál es la diferencia entre amperometría y voltametría?

La voltametría varía el potencial y registra la corriente como una curva, mientras que la amperometría mantiene el potencial constante y monitorea la corriente a lo largo del tiempo, lo que la hace adecuada para la detección cuantitativa continua de un solo analito.