Desarrollo y miniaturización de un sensor electroquímico para la determinación de hidrocortisona

Abstract

La hidrocortisona, HC, es la hormona responsable de la modulación de los sistemas nervioso, inmune y metabólico, su producción depende del adecuado funcionamiento de diversas glándulas y su exceso o deficiencia promueve diversos padecimientos como hipertensión, obesidad, osteoporosis, depresión, entre muchos otros, por lo que es necesario crear métodos que permitan efectuar su determinación de manera rápida y confiable en tratamientos o diagnósticos. Es por ello, que en este trabajo se plantea efectuar su cuantificación mediante espectrofotometría UV-Vis y electroquímica, empleando para ésta última una celda electroquímica miniaturizada, diseñada, construida y funcional para tal fin. El primer capítulo de esta tesis detalla la problemática de la hidrocortisona, repercusiones de su exceso o deficiencia en la salud, así como formas actuales para efectuar un análisis cualitativo, mientras que, los antecedentes de la cuantificación de la HC que abarcan diversas metodologías, el trabajo de respaldo con el que cuenta el grupo de trabajo, así como los objetivos para hacer este proyecto de investigación se presentan en el Capítulo 2. El tercer título está enfocado en el estudio espectrofotométrico de la HC, su estabilidad química, constantes de acidez y su mecanismo de desprotonación, mientras que, siguiendo esta línea, el cuarto presenta un estudio espectrofotométrico orientado hacia la evaluación de la interacción de la HC con la β-ciclodextrina y el Dodecil Sulfato de Sodio, así como la estimación teórica de la factibilidad de la formación del complejo con el oligosacárido. El Capítulo 5, se adentra en la caracterización electroquímica de la señal de reducción de la HC en Electrodos de Pasta de Carbono, EPC, la determinación de sus parámetros electroquímicos y el mecanismo que gobierna este proceso; seguido en el sexto por la evaluación de modificaciones superficiales del EPC con óxido de grafeno, y poli-β-ciclodextrina. El Capítulo 7, introduce métodos espectrofotométricos y electroquímicos para la determinación del corticoide, resaltando los parámetros analíticos alcanzados. El octavo capítulo, se interna en el diseño, modelado y fabricación de la celda electroquímica miniaturizada, así como su desempeño, mientras que, finalmente, el noveno título se centra en la cuantificación de HC en muestras farmacéuticas.

Hydrocortisone (HC) is a hormone responsible for modulating the nervous, immune, and metabolic systems. Its production depends on the proper functioning of various glands, and its excess or deficiency promotes various ailments such as hypertension, obesity, osteoporosis, depression, among many others. Therefore, it is necessary to create methods that allow for its rapid and reliable determination in treatments or diagnoses. For this reason, this work proposes its quantification using UV-Vis spectrophotometry and electrochemistry, employing for the latter a miniaturized electrochemical cell, designed, constructed, and functional for this purpose. The first chapter of this thesis details the problems associated with hydrocortisone, the repercussions of its excess or deficiency on health, as well as current methods for qualitative analysis, while the background of HC quantification, which encompasses various methodologies, the supporting work of the research group, and the objectives of this research project are presented in Chapter 2. The third chapter focuses on the spectrophotometric study of HC, its chemical stability, acidity constants, and its deprotonation mechanism, while, following this line, the fourth presents a spectrophotometric study oriented towards the evaluation of the interaction of HC with β-cyclodextrin and Sodium Dodecyl Sulfate, as well as the theoretical estimation of the feasibility of complex formation with the oligosaccharide. Chapter 5 delves into the electrochemical characterization of the HC reduction signal on Carbon Paste Electrodes (CPE), the determination of its electrochemical parameters, and the mechanism that governs this process; followed in the sixth by the evaluation of surface modifications of the CPE with graphene oxide and poly-β-cyclodextrin. Chapter 7 introduces spectrophotometric and electrochemical methods for the determination of the corticosteroid, highlighting the analytical parameters achieved. The eighth chapter delves into the design, modeling, and fabrication of the miniaturized electrochemical cell, as well as its performance, while, finally, the ninth chapter focuses on the quantification of HC in pharmaceutical samples.