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ELECTRODOS BASADOS EN ENZIMAS

PARA LA MEDICIÓN DE SUSTRATOS

Con frecuencia se emplean enzimas en la capa química para impartir la selectividad nece-

saria. En el capítulo 13 se vio un ejemplo de esto cuando se explicaron los electrodos 

potenciométricos de enzimas. Un ejemplo de un electrodo amperométrico de enzimas es 

el electrodo de glucosa que se ilustra en la figura 15.4. La enzima glucosa-oxidasa se in-

moviliza en un gel (por ejemplo, acrilamida) y se coloca como recubrimiento de la super-

ficie de un cátodo de alambre de platino. El gel también contiene una sal de cloruro y hace 

contacto con un anillo de plata-cloruro de plata para completar la celda electroquímica. La 

enzima glucosa-oxidasa cataliza la oxidación aeróbica de la glucosa como sigue:

 glucosa 

⫹ O

2

 

⫹ H

2

glucosa-oxidasa

¬

¬

¬

¬

¬

¬

¡

 ácido glucónico 

⫹ H

2

O

2

 (15.5)

(véase el capítulo 22). Se aplica un potencial (alrededor de 

⫹0.6 V contra Ag/AgCl) al 

electrodo de platino en el que se oxida H

2

O

en forma electroquímica.

 

H

2

O

2

 

→ H

2

 

⫹ 2H

 

⫹ 2e

 (15.6)

La glucosa y el oxígeno de la solución de prueba se difunden al interior del gel, donde su 

reacción es catalizada para producir H

2

O

2

; parte de éste se difunde al cátodo de platino, donde 

se oxida para dar una corriente en proporción con la concentración de glucosa. El resto fi-

nalmente se difunde hacia afuera de la membrana. Un diseño alternativo para un electrodo 

de glucosa consiste en recubrir la membrana de un electrodo de Clark de oxígeno con el gel 

de glucosa-oxidasa. Entonces se mide el consumo de oxígeno debido a la reacción.

Otros ejemplos de electrodos amperométricos de enzimas basados en la medición de 

oxígeno o peróxido de hidrógeno incluyen los electrodos para la medición de galactosa en 

sangre (enzima galactosa-oxidasa), oxalato en la orina (oxalato-oxidasa) y colesterol 

en suero sanguíneo (colesterol-oxidasa). El etanol se determina haciéndolo reaccionar con 

un cofactor, el dinucleótido de nicotinamida y adenina (NAD

), en presencia de la enzima 

alcohol-deshidrogenasa para producir la forma reducida de NAD

, NADH, que se oxida 

electroquímicamente. El lactato en sangre se determina en forma similar (enzima lactato-

deshidrogenasa).

ELECTRODOS CATALÍTICOS:

MEDIADORES REDOX

Con frecuencia los analitos se oxidan o se reducen en forma irreversible (lentamente) en 

un electrodo, es decir, requieren que se aplique un sobrepotencial sustancial más allá del 

potencial termodinámico redox (E

0

) para que ocurra la electrólisis. Este problema de la 

cinética de transferencia lenta de electrones ha generado mucha investigación en el desa-

rrollo de electrocatalizadores, los cuales pueden encontrarse de manera covalente unidos 

al electrodo por quimisorción o atrapados en una capa de polímero. La base de los CME 

electrocatalíticos se ilustra en la figura 15.5. Red es el analito en la forma reducida, que 

Una capa mediadora de redox 

cataliza la reacción electroquí-

mica, de modo que se necesitan 

potenciales más pequeños.

Gel de enzima

Glucosa

O

2

Ánodo de Ag en forma de anillo

Vista desde el fondo

Cátodo de Pt

Ánodo de Ag en

forma de anillo

Cátodo de platino

Figura 15.4. 

Electrodo am-

perométrico de glucosa.

15.3  SENSORES ELECTROQUÍMICOS: ELECTRODOS QUÍMICAMENTE MODIFICADOS

 

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