Desarrollo de un Biosensor de ADN para la Evaluación de Productos Farmacéuticos

Abstract

This work describes the design, optimization, and electrochemical evaluation of a DNA biosensor to study the interaction with metformin. The overall objective was to develop a graphite-DNA paste-based biosensor capable of detecting changes in the voltammetric signals of purine bases in response to the drug. Nineteen formulations were prepared, varying the DNA type (double-stranded salmon sperm and salmon testis), dispersion medium (water, acetate buffers, Tris-HCl, or Tris-EDTA), and graphite:mineral oil ratio, in order to identify the composition that offered the greatest stability and sensitivity. The resulting paste was packaged in 3-mm resin tubes and connected to a three-electrode electrochemical cell. The immobilization procedure included mechanical mixing and controlled drying at 40°C to remove residual solvents. Characterization was performed using differential pulse voltammetry (DPV) and chronoamperometry, adjusting pulse and scan parameters to obtain well-defined peaks of guanine (~0.6 V) and adenine (~0.9–1.1 V) at different pHs. It was observed that the homogeneity of the paste and the nature of the solvent significantly influenced the intensity and symmetry of the peaks, as well as the reproducibility of the active surface. The selected biosensor was used to measure the interaction with metformin at 10, 20, and 50 μg mL⁻¹, recording an approximate 50% decrease in the guanine current, attributable to the formation of hydrogen bonds between the drug and the nitrogenous base. Overall, the study demonstrates the feasibility of a low-cost, easy-to-manufacture platform for investigating drug-DNA interactions and suggests its potential application in pharmacovigilance.

Este trabajo describe el diseño, optimización y evaluación electroquímica de un biosensor de ADN para estudiar la interacción con metformina. Se planteó como objetivo general desarrollar un biosensor basado en pasta de grafito–ADN capaz de detectar cambios en las señales voltamperométricas de las bases púricas frente al fármaco. Se prepararon 19 formulaciones que variaron el tipo de ADN (doble hebra de esperma de salmón y testículo de salmón), el medio de dispersión (agua, buffers de acetato, Tris-HCl o Tris-EDTA) y la proporción grafito: aceite mineral, con el fin de identificar la composición que ofreciera mayor estabilidad y sensibilidad. La pasta resultante se empaquetó en tubos de resina de 3 mm y se conectó en una celda electroquímica de tres electrodos; el procedimiento de inmovilización incluyó mezclado mecánico y secado controlado a 40 °C para retirar solventes residuales La caracterización se efectuó mediante voltamperometría de pulso diferencial (DPV) y cronoamperometría, ajustando parámetros de pulso y barrido para obtener picos bien definidos de guanina (~0,6 V) y adenina (~0,9–1,1 V) en distintos pH. Se observó que la homogeneidad de la pasta y la naturaleza del disolvente influyen notablemente en la intensidad y simetría de los picos, así como en la reproducibilidad de la superficie activa El biosensor seleccionado se empleó para medir la interacción con metformina a 10, 20 y 50 μg mL⁻¹, registrándose una disminución aproximada del 50 % en la corriente de guanina, atribuible a la formación de puentes de hidrógeno entre el fármaco y la base nitrogenada. En conjunto, el estudio demuestra la viabilidad de una plataforma de bajo costo y fácil fabricación para investigar interacciones fármaco-ADN y sugiere su aplicación potencial en farmacovigilancia.