Síntesis de películas de ZnO/CuO y su evaluación como sensores electroquímicos no enzimáticos de Glucosa

Abstract

En el presente estudio, se desarrolla la síntesis de películas de nanorods de óxido de zinc (NRs-ZnO) recubiertas con óxido de cobre (II) (CuO). Como primera etapa se sintetizaron las películas de NRs-ZnO a partir de un baño químico a 90 °C de las semillas de ZnO, previamente electrodepositadas sobre vidrio conductor de óxido de estaño dopado con flúor (FTO). Seguidamente, las películas de NRs-ZnO fueron recubiertas electroquímicamente con semillas de óxido de cobre (I) (Cu2O) de morfología cúbica, y crecidas por un baño químico a 90 °C obteniendo NRs- ZnO/Cu2O. Posteriormente estas, fueron tratadas térmicamente a 500 °C para producir la oxidación del Cu2O a CuO, obteniendo las películas de NRs-ZnO/CuO. Estas películas fueron evaluadas como sensores electroquímicos no enzimáticos de glucosa y se comparó su actividad electrocatalítica con las películas también sintetizadas de Cu2O y CuO soportadas sobre FTO. La caracterización fisicoquímica de las películas sintetizadas se determinó por medio de la Espectroscopía de Infrarrojo con Transformada de Furier (FTIR), la Espectroscopía Raman y su composición química a través de la Espectroscopía de Energía Dispersiva de rayos X (EDS). Por otra parte, la estructura cristalográfica fue estudiada a través de la Difracción de Rayos X (DRX) y la caracterización morfológica mediante la Microscopía Electrónica de Barrido (SEM). Las películas de Cu2O, CuO, NRs-ZnO, NRs-ZnO/Cu2O y NRs-ZnO/CuO, fueron caracterizadas electroquímicamente por voltamperometría cíclica (VC) frente a glucosa 2 mM en un soporte electrolítico de NaOH 100 mM, para demostrar su potencial aplicación como sensores no enzimáticos y encontrar el material óptimo. Los electrodos de NRs-ZnO/CuO proporcionan una gran área superficial y un sustrato de fácil uso para la oxidación de la glucosa. Como resultado, los electrodos registran una buena sensibilidad de (317 mA mM -1 cm-2), un rango lineal hasta 2,8 mM, un bajo límite de detección (1,8 μM) y un tiempo de respuesta de 25 s. Adicionalmente, reportaron una excelente selectividad en presencia de diferentes especies interferentes al análisis de glucosa, tales como los iones Mg2+, Ca2+, L-cisteína, lactosa, fructuosa, maltosa, galactosa, cloruro de sodio, citrato de sodio, bifosfato de sodio, ácido cítrico y benzoato de sodio; las cuales no evidenciaron señales de corriente representativas en contraste a la registrada por la glucosa. Asimismo, el sensor de NRs-ZnO/CuO reportó una excelente reproducibilidad y reusabilidad, por lo que se perfila como un sistema óptimo en la detección de glucosa en muestras de sangre o de saliva.