Prueba de Concepto para la Detección de L-lactato en Solución Acuosa Basado en la Fluorescencia de los Puntos de Carbono

Abstract

Conocer la concentración de los niveles de L-lactato provee información útil en diagnóstico clínico y la medicina deportiva. Actualmente, la medición de este analito puede realizarse a través de sensores basados en sistemas electroquímicos o por medio de pruebas en laboratorio, demandando un alto costo económico, además, de infraestructura robusta para ubicar equipos en laboratorios y el talento humano necesario para el manejo de muestras e interpretación de resultados. El presente trabajo tiene como objetivo desarrollar una prueba de concepto para la detección de L-lactato en solución acuosa, a partir de las propiedades de fluorescencia que poseen los puntos de carbono (PC). Este trabajo está vinculado a el proyecto marco “Método alternativo para la detección de L-lactato en solución acuosa basado en la fluorescencia de los puntos de carbono”. El desarrollo del proyecto se dividió en tres fases principales, la síntesis de los puntos de carbono por método solvotermal (PCS) y por reacción de microondas (PC-M), la caracterización de las nanopartículas obtenidas por potencial zeta (PZ), espectroscopia de infrarrojo (FTIR) y espectrofotometría UV-Vis. Finalmente se hace uso del peróxido de hidrógeno, correspondiente a el subproducto de la acción enzimatica de la lactato oxidasa sobre el L-lactato, con el fin de identificar cambios en la intensidad de emisión. Como principales resultados se obtuvo que los PC-M presentaron una respuesta lineal decreciente ante la variación del analito, mientras que los PC-S presentaron una respuesta exponencial decreciente. Además los PC-M y PC-S presentaron correlaciones entre las imágenes adquiridas bajo irradiación de 365 nm y la concentración del peróxido de hidrógeno. Esta prueba de concepto constituye la fase inicial para el desarrollo de un método alternativo para la detección del L-lactato, en donde a partir de la fluorescencia generada bajo estimulación de luz ultravioleta de los PC dispersos en una solución acuosa de L-lactato, la concentración de este pueda ser estimada por medio de un sistema de bajo costo y portable.

Knowing the concentration of L-lactate levels provides useful information in clinical diagnosis and sports medicine. Currently, the measurement of this analyte can be carried out through sensors based on electrochemical systems or through laboratory tests, demanding a high economic cost, in addition, a robust infrastructure to locate equipment in laboratories and the human talent necessary for the management of samples and interpretation of results. The objective of this work is to develop a proof of concept for the detection of L-lactate in aqueous solution, based on the fluorescence properties of carbon dots (PC). This work is linked to the framework project "Alternative method for the detection of L-lactate in aqueous solution based on the fluorescence of carbon points". The development of the project was divided into three main phases, the synthesis of the carbon points by solvothermal method (PCS) and by microwave reaction (PC-M), the characterization of the nanoparticles obtained by zeta potential (PZ), spectroscopy of infrared (FTIR) and UV-Vis spectrophotometry. Finally, hydrogen peroxide is used, corresponding to the by-product of the enzymatic action of lactate oxidase on L-lactate, in order to identify changes in emission intensity. As main results, it was obtained that the PC-M presented a decreasing linear response to the variation of the analyte, while the PC-S presented a decreasing exponential response. In addition, the PC-M and PC-S presented correlations between the images acquired under 365 nm irradiation and the concentration of hydrogen peroxide. This proof of concept constitutes the initial phase for the development of an alternative method for the detection of L-lactate, where from the fluorescence generated under ultraviolet light stimulation of PCs dispersed in an aqueous solution of L-lactate, the concentration of this can be estimated by means of a low-cost and portable system.