Multipurpose spectroelectrochemistrypaving the way for in vivo measurements

  1. Jesús Garoz Ruiz
Supervised by:
  1. Álvaro Colina Santamaría Director
  2. Aránzazu Heras Director

Defence university: Universidad de Burgos

Year of defence: 2017

Committee:
  1. José Manuel Pingarrón Carrazón Chair
  2. Jesús López Palacios Secretary
  3. Alberto Escarpa Miguel Committee member
  4. Maria Encarnacion Lorenzo Abad Committee member
  5. Aleix Garcia Güell Committee member
Department:
  1. Química

Type: Thesis

Abstract

La espectroelectroquímica es una poderosa técnica que nos permite observar, simultáneamente, la evolución electroquímica y espectroscópica de un proceso de transferencia electrónica. Teniendo en cuenta este marco introductorio como base, y aprovechando la amplia trayectoria investigadora del grupo Análisis Instrumental de la Universidad de Burgos empleando esta técnica híbrida, se ha llevado a cabo la tesis doctoral titulada “Multipurpose Spectroelectrochemistry: Paving the Way for In Vivo Measurements”, realizada por Jesús Garoz Ruiz bajo la dirección de los doctores Aránzazu Heras Vidaurre y Álvaro Colina Santamaría. En este trabajo se abordan nuevos retos para fabricar electrodos ópticamente transparentes, los cuales son requeridos hoy en día para infinidad de aplicaciones (pantallas, celdas solares…), y son muy útiles en espectroelectroquímica de absorción molecular UV−Visible. Con el objetivo de superar los inconvenientes que presentan los materiales comúnmente empleados con estos fines, se han desarrollado diferentes metodologías para obtener películas homogéneas basadas en diferentes nanomateriales de carbono que pueden ser transferidas a variados soportes. Debido a sus óptimas propiedades eléctricas y ópticas, los nanotubos de carbono han sido los materiales más usados, los cuales poseen también unas excelentes características para ser empleados en electroanálisis. Las múltiples ventajas de la espectroelectroquímica, una técnica que reúne lo mejor de la electroquímica y la espectroscopía, han sido exprimidas al máximo para lograr nuevas metas en la mejora y acoplamiento de técnicas ya existentes, así como en el estudio de mecanismos de reacción y en el análisis cuantitativo de sustancias de interés biológico. Todo ello se ha visto facilitado gracias a la novedosa utilización de fibras ópticas que permiten conducir de una manera sencilla la radiación electromagnética hasta y desde el electrodo. A modo de ejemplo, y con el objetivo de citar brevemente los avances realizados en la presente tesis doctoral desde el punto de vista del desarrollo de nuevos dispositivos, se ha fabricado una nueva celda para espectroelectroquímica bidimensional que permite obtener, y comprobar simultáneamente, el coeficiente de absorción molar de las sustancias electrogeneradas durante un experimento espectroelectroquímico. Así mismo, se ha fabricado una celda que permite estudiar simultáneamente, y por primera vez, diferentes procesos electroquímicos con espectroscopia Raman y UV−Visible al mismo tiempo. Los electrodos y dispositivos fabricados se han utilizado para estudiar los mecanismos de reacción de diferentes compuestos de interés biológico tales como contaminantes, neurotransmisores y vitaminas. Además, se ha logrado realizar el análisis cuantitativo exhaustivo de estos sistemas utilizando herramientas quimiométricas univariantes y multivariantes. Por mencionar algunos hitos destacables empleando un nuevo sensor espectroelectroquímico de tamaño reducido y completamente móvil, cabe señalar la resolución de mezclas de catecol y dopamina, altamente complejas debido a que el solapamiento de las señales tanto electroquímicas como espectroscópicas es prácticamente total. Por otra parte, se ha desarrollado un método de seguimiento de la evolución del pH en la interfase electrodo-disolución durante una oxidación electroquímica basado en medidas espectroelectroquímicas. Por último, se ha realizado la determinación espectroelectroquímica directa e in situ de ácido ascórbico en una muestra real, en este caso en un pomelo, sin la necesidad de ningún tipo de tratamiento previo, consiguiendo, de este modo, una primera aproximación a los experimentos espectroelectroquímicos in vivo. En resumen, el desarrollo de nuevos dispositivos y los resultados obtenidos en la presente tesis doctoral abren perspectivas interesantes para la espectroelectroquímica en diferentes aplicaciones y campos de la investigación como es el del análisis cuantitativo in vivo.