Nuovi sensori e biosensori elettrochimici basati su elettrodi a stampa serigrafica per la determinazione di analiti di interesse alimentare

Il lavoro di questa tesi di dottorato di ricerca è stato rivolto verso lo sviluppo di nuovi sensori e biosensori elettrochimici basati su elettrodi a stampa serigrafica, per la determinazione di analiti di interesse alimentare, come il glicerolo, il glucosio e l’acido L-lattico. Sono stati costruiti sensori a NADH basati sull’impiego del Meldola blu, della Variamine blue e della NADH ossidasi. Le caratteristiche elettroanalitiche del sensore a NADH basato sull’utilizzo del Meldola Blue, fosfato di zirconio ed il sale di Reinecke si sono dimostrate molto promettenti per lo sviluppo futuro di biosensori basati sugli enzimi NAD+ dipendenti. Inoltre, è stato dimostrato che la deposizione elettrochimica del sale di Reinecke migliora le proprietà del sensore a NADH. Il sensore a NADH è stato accoppiato alla glicerolo deidrogenasi per realizzare un biosensore a glicerolo. Le misure effettuate su campioni contenenti glicerolo, hanno dimostrato il potenziale impiego degli elettrodi bMBZrPRs come base per la costruzione di diversi biosensori basati su deidrogenasi NAD+/NADH dipendenti. La proprietà della NADH ossidasi da Thermus thermophilus di rigenerare il NAD+, in un ampio intervallo di pH, è stata una delle tante caratteristiche che l’hanno resa adatta ad essere utilizzata nella costruzione di biosensori NAD+-dipendenti. Anche le caratteristiche degli elettrodi screen-printed modificati con il blu di Prussia presentano dei vantaggi, in quanto sono paragonabili in termini di sensibilità agli elettrodi classici di Pt impiegati per la misura dell’acqua ossigenata, ma sono più selettivi nei confronti di potenziali interferenti elettrochimici, in quanto operano ad un potenziale di lavoro basso (–50 mV vs. Ag|AgCl). L’immobilizzazione del mediatore Variamine blue su nanotubi di carbonio ha permesso di ottenere degli elettrodi modificati per la misura del NADH. I differenti sensori sono tutti in grado di catalizzare l’ossidazione del NADH a basso potenziale applicato, con caratteristiche analitiche adatte per la realizzazione di biosensori. L’accoppiamento tra un sensore per NADH con Variamine blue immobilizzata covalentemente e l’enzima L-lattato deidrogenasi è risultato in un biosensore ad acido lattico che deve essere ulteriormente caratterizzato. Il biosensore a glucosio qui descritto è stato adatto per eseguire misure in FIA su campioni di mosto/vino ricchi in glucosio, come il Tokay, in quanto presenta un intervallo dinamico di lavoro compreso tra 7.5x10-5 e 1x10-2 M (glucosio). Il film polimerico non conduttore protegge il sensore dagli eventuali interferenti presenti nei campioni di vino, agendo da barriera fisica. Allo stesso tempo è la matrice in cui l’enzima viene intrappolato all’elettrodo. Questo metodo di immobilizzazione è rapido e facile, ed offre all’operatore la possibilità di ottenere biosensori con risposta stabile e sensibile.