ES2589049B2 - Dispositivo electroquímico para el análisis de la composición química de muestras y método para fabricar una lámina de papel electródica - Google Patents

Abstract

Dispositivo electroquímico para el análisis de la composición química de muestras y método para fabricar una lámina de papel electródica. El dispositivo comprende una lámina de papel electródica (LPE) desechable con un electrodo de trabajo (WE) que se adhiere temporalmente a una plataforma electródica soporte (PE) con un electrodo de referencia (RE), un electrodo auxiliar (AE), unos medios de conexión (CN) con un sistema de alimentación y registro de datos y una zona de contacto (ZC). La invención también comprende métodos para fabricar la lámina de papel electródica (LPE) y para incluir nanopartículas metálicas y/o nanomateriales de carbono en el electrodo de trabajo (WE) de dicha lámina.#La invención resulta de aplicación en la detección, identificación y cuantificación de sustancias químicas y bioquímicas, principalmente en los sectores de análisis clínico, medioambiental o agroalimentario.

Description

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DISPOSITIVO ELECTROQUIMICO PARA EL ANALISIS DE LA COMPOSICION OUIMICA DE MUESTRAS Y METODO PARA FABRICAR UNA LAMINA DE PAPEL ELECTRODICA

La presente invencion se refiere a un dispositivo electroquimico que comprende una lamina de papel electrodica adherible de forma temporal a una plataforma electrodica soporte y un metodo para fabricar una lamina de papel electrodica adherible. El dispositivo electroquimico asi construido contiene el electrodo de trabajo (WE) en la lamina de papel electrodica y los electrodos auxiliar (AE) y de referencia (RE) en la plataforma electrodica soporte. La lamina de papel electrodica es desechable tras su uso, dejando la plataforma electrodica soporte en su estado inicial para su reutilizacion junto con una nueva lamina de papel electrodica. La lamina de papel electrodica puede ser modificada con diferentes micro o nanomateriales que mejoran sus caracteristicas para la deteccion de diversas sustancias de interes. El metodo da lugar a laminas de papel electrodicas, las cuales, adheridas a una plataforma electrodica soporte configuran asi el dispositivo electroquimico que puede ser utilizado como transducer en el desarrollo de sensores y biosensores electroquimicos.

La invencion resulta de aplicacion en la deteccion, identification y cuantificacion de sustancias quimicas y bioquimicas, principalmente en los sectores de analisis clinico, medioambiental o agroalimentario.

ESTADO DE LA TECNICA

El interes en los dispositivos analiticos microfluidicos basados en papel ha experimentado un gran crecimiento desde que el grupo de G. Whitesides introdujera el papel en sistemas microfluidicos en 2007 (Andres W. Martinez, Scott T. Phillips, Manish J. Butter, George M. Whitesides, Patterned paper as a platform for inexpensive, low-volume, portable bioassays, Angewante Chemical International Edition 2007, 46, 1318-1320; Andres W. Martinez, Scott T. Phillips, Benjamin J. Wiley, Malancha Gupta, George M. Whitesides, FLASH: A rapid method for prototyping paper-based microfluidic devices, Lab on a Chip 2008, 8, 2146-2150).

Estos dispositivos analiticos resultan muy atractivos debido a su bajo coste, sencillez, flexibilidad y su posibilidad de ser desechados. El papel es facil de transportar, almacenar y manipular, y al estar constituido principalmente por celulosa, permite ademas ser modificado con un gran numero de grupos funcionales que pueden unirse 5 covalentemente a proteinas, ADN y moleculas pequenas (Robert Pelton, Bioactive paper provides a low-cost platform for diagnostics, Trends in Analytical Chemistry 2009, 28, 925-942).

La detection electroquimica ha resultado ser una de las mas adecuadas para su integracion en dispositivos de papel debido a la elevada sensibilidad, selectividad y 10 capacidad de miniaturization que presenta (Anni Maattanen, Ulriika Vanamo, Petri Ihalainen, Petri Pulkkinen, Heikki Tenhu, Johan Bobacka, Jouko Peltonen, A low-cost paper-based inkjet-printed platform for electrochemical analyses, Sensors and Actuators B: Chemical 2013, 177, 153-162; Wijitar Dungchai, Orawon Chailapakul, Charles S. Henry, Electrochemical detection for paper-based microfluidics, Analytical 15 Chemistry 2009, 81, 5821-5826). Existen numerosos articulos cientificos describiendo dispositivos electroquimicos basados en papel (David M. Cate, Jaclyn A. Adkins, Jaruwan Mettakoonpitak, Charles S. Henry, Recent developments in paper-based microfluidic devices, Analytical Chemistry 2015, 87, 19-41). La tecnica mas comun para la fabrication o integracion de electrodos en dispositivos de papel es la 20 impresion, donde la tinta o la pasta es depositada por presion usando una pantalla o mascara {screen-printed) o mediante una plantilla {stencil-printed) (Wijitar Dungchai, Orawon Chailapakul, Charles S. Henry, Electrochemical detection for paper-based micro fluidics, Analytical Chemistry 2009, 81, 5821-5826; Wen-Jie Lan, E. Jane Maxwell, Claudio Parolo, David K. Bwambok, Anand Bala Subramaniam, George M, 25 Whitesides, Paper-based electroanalytical devices with an integrated, stable reference electrode. Lab on a Chip 2013, 13, 4103-4108). El uso de cera para disenar la forma y el tamano de la celda electroquimica tambien es algo conocido (Murilo Santhiago, John B. Wydallis, Lauro T. Kubota, Charles S. Henry, Construction and electrochemical characterization of microelectrodes for improved sensitivity in paper- 30 based analytical devices, Analytical Chemistry 2013, 85, 5233-5239). Las tintas de carbono son los materiales mas usados para el desarrollo de electrodos en dispositivos de papel, pero tambien se utilizan otros materiales como tintas de oro o plata (W.R. de

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Araujo, T.R.L.C. Paixao, Fabrication of disposable electrochemical devices using silver ink and office paper, Analyst 2014, 139, 2742-2747; Wijitar Dungchai, Orawon Chailapakul, Charles S. Henry, Electrochemical detection for paper-based microfluidics, Analytical Chemistry 2009, 81, 5821-5826; Anni Maattanen, Ulriika Vanamo, Petri Ihalainen, Petri Pulkkinen, Heikki Tenhu, Johan Bobacka, Jouko Peltonen, A low-cost paper-based inkjet-printed platform for electrochemical analyses, Sensors and Actuators B: Chemical 2013, 177, 153-162).

Los dispositivos electroquimicos de papel presentan diferentes problemas en la actualidad, siendo dos de los mas importantes la robustez de la conexion al instrumento de medida y la irreproducibilidad en la fabricacion del electrodo de referencia utilizado. En cuanto a la conexion al instrumento de medida, esta suele hacerse directamente mediante unas pinzas conductoras (Murilo Santhiago, John B. Wydallis, Lauro T. Kubota, Charles S. Henry, Construction and electrochemical characterization of microelectrodes for improved sensitivity in paper-based analytical devices, Analytical Chemistry 2013, 85, 5233-5239; Nicolo Dossi, Rosanna Toniolo, Flavia Impellizzieri, Gino Bontempelli, Doped pencil leads for drawing modified electrodes on paper-based electrochemical devices, Journal of Electroanalytical Chemistry 2014, 722-723, 90-94) que pueden anadir mucha tension mecanica al papel, o tambien directamente con conectores fabricados en el mismo laboratorio. La fragilidad, flexibilidad y ligereza del papel hacen que, mediante la conexion directa, el papel pueda deformarse aumentando la resistencia electrica del dispositivo al no tener una conexion robusta y que, ademas, podria variar entre cada dispositivo utilizado. Por otro lado, la fabricacion en papel de electrodos de referencia es un problema en la actualidad ya que para que en una celda electroquimica se aplique un potencial electrico constante, el electrodo de referencia debe ser muy estable y reproducible. Su fabricacion en un sustrato de papel puede variar entre electrodos haciendo que el potencial aplicado sea diferente para cada dispositivo y, por tanto, la reproducibilidad en las medidas sea baja.

Existen numerosas plataformas electrodicas comerciales fabricadas en masa de manera muy reproducible y cuyo funcionamiento ha sido ampliamente comprobado, existiendo ademas accesorios y conectores especificos para ellos que permiten una conexion entre el dispositivo y el instrumento de medida muy robusta, de gran

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eficacia y con una baja resistencia electrica. El uso de algunas de estas plataformas acopladas con papel ha sido ya publicado anteriormente (Fen-Ying Kong, Sai-Xi Gu, Wei-Wei Li, Ting-Ting Chen, Qin Xu, Wei Wang, A paper disk equipped with graphene/polyaniline/Au nanoparticles/glucose oxidase biocomposite modified screen- printed electrode: Toward whole blood glucose determination, Biosensors and Bioelectronics 2014, 56, 77-82; Julaluk Noiphung, Temsiri Songjaroen, Wijitar Dungchai, Charles S. Henry, Orawon Chailapakul, Wanida Laiwattanapaisal, Electrochemical detection of glucose from whole blood using paper-based microfluidic devices, Analytica Chimica Acta 2013, 788, 39-45; Nadia Chandra Sekar, Seyed Ali Mousavi Shaegh, Sum Huan Ng, Liya Ge, Swee Ngin Tan, A paper-based amperometric glucose biosensor developed with Prussian blue-modified screen- printed electrodes, Sensors and Actuators B: Chemical 2014, 204, 414-420). Sin embargo, en estos casos, el papel solo ha sido utilizado con la funcion de preconcentrar el analito, evitar efectos de matriz de la muestra o inmovilizar reactivos. En ninguno de los casos publicados donde se acopla papel a una plataforma soporte conductora, el papel funciona como electrodo de trabajo, ya que no posee una fase conductora.

DESCRIPCION DE LA INVENCION

La presente invencion se refiere a un nuevo dispositivo electroquimico basado en una lamina de papel electrodica para ser utilizada adhiriendola temporalmente sobre una plataforma electrodica soporte. La lamina de papel electrodica contiene el electrodo de trabajo del dispositivo electroquimico. La invencion tambien se refiere a un metodo para fabricar la lamina de papel electrodica del dispositivo electroquimico.

Un aspecto de la invencion es por tanto un dispositivo electroquimico para el analisis de la composition quimica de muestras que comprende un electrodo de trabajo en una lamina de papel electrodica, y un electrodo de referencia, un electrodo auxiliar y unos medios de conexion con un sistema de alimentation y registro de datos en una plataforma electrodica soporte, que ademas comprende una zona de contacto. El electrodo de trabajo del dispositivo esta comprendido en una lamina de papel electrodica, y es un area con un sustrato de carbono que esta limitada por una forma

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geometrica cerrada de cera impresa en una cara y difundida a la cara opuesta de la lamina de papel electrodica formando una forma geometrica cerrada en ambas caras. La lamina de papel electrodica es adherible temporalmente a la plataforma electrodica soporte de forma que el electrodo de trabajo de la lamina de papel electrodica se dispone sobre la superficie de una zona de contacto de la plataforma electrodica soporte, manteniendo el contacto entre ambas superficies. La plataforma electrodica soporte comprende a su vez un electrodo de referencia, un electrodo auxiliar, una zona de contacto sobre la que se dispone la lamina de papel electrodica y unos medios de conexion con un sistema de alimentacion y registro de datos.

A los efectos de esta invention y su description, un experto en la materia puede entender que el termino cera es equivalente a cualquier material apto para la impresion sobre papel y su posterior difusion, creando una forma geometrica cerrada en ambas caras de la lamina de papel. Algunos ejemplos ademas de la cera pueden ser resinas, tintas, polimeros, elastomeros u otros materiales hibridos.

En una realizacion preferida, la geometria cerrada que se imprime en la lamina de papel electrodica es un anillo. En una realizacion mas preferida, el anillo tiene un diametro interior de entre 1 y 10 mm.

En otra realizacion preferida, el sustrato de carbono del electrodo de trabajo comprendido en la lamina de papel electrodica es una composicion de grafito.

En otra realizacion preferida, el sustrato de carbono del electrodo de trabajo comprendido en la lamina de papel electrodica es una composicion de nanomateriales de carbono.

En otra realizacion preferida, la lamina de papel electrodica ademas comprende nanoparticulas metalicas dispuestas en el electrodo de trabajo por electrodeposicion o por adsorcion. En una realizacion mas preferida, las nanoparticulas metalicas son de plata, oro, niquel, platino, paladio o bismuto.

En otra realizacion preferida, la lamina de papel electrodica ademas comprende nanomateriales de carbono dispuestos en el electrodo de trabajo por electrodeposicion o por adsorcion.

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En una realization mas preferida del dispositivo en donde el sustrato de carbono del electrodo de trabajo comprendido en la lamina de papel electrodica es una composition de nanomateriales de carbono o del dispositivo donde el electrodo de trabajo de la lamina de papel electrodica ademas comprende nanomateriales de carbono dispuestos por electrodeposicion o por adsorcion, los nanomateriales de carbono son grafeno, nanofibras o nanotubos de carbono.

En otra realization preferida, la lamina de papel electrodica es adherible de forma temporal a la plataforma electrodica soporte mediante un adhesivo sensible a la presion (PSA) dispuesto sobre la lamina de papel electrodica.

A los efectos de esta invention y su description, un adhesivo sensible a la presion, tambien conocido por las siglas PSA {Pressure-sensitive adhesive), es aquel que forma una union cuando se aplica una presion para adherir el adhesivo y el adherente, sin necesidad de anadir un solvente, agua, calor u otros medios para activar el adhesivo.

En otra realization preferida, la zona de contacto situada en la plataforma electrodica soporte sobre la cual se dispone la lamina de papel electrodica es un area que comprende un material conductor comunicado electricamente con los medios de conexion.

La parte adhesiva de la lamina de papel electrodica se hace coincidir con una zona inerte de la plataforma electrodica soporte de manera que, tras su uso y posterior deshecho, el adhesivo no altera el funcionamiento normal de la plataforma electrodica soporte.

La conexion del dispositivo electroquimico con un sistema de alimentation y registro de datos, como por ejemplo un potenciostato, se realiza a traves de la plataforma electrodica soporte, que puede ser una tarjeta serigrafiada comercial. La plataforma electrodica soporte comprende al menos un electrodo auxiliar, uno de referencia y unos medios de conexion. La plataforma electrodica soporte ademas comprende una zona de contacto sobre la que se dispone la lamina de papel electrodica segun el procedimiento explicado mas adelante. De esta forma, el dispositivo electroquimico dispone de los electrodos auxiliar y de referencia de la plataforma electrodica soporte, y del electrodo de trabajo de la lamina de papel

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electrodica. La colocacion y fijacion de la lamina de papel electrodica sobre la zona de contacto de la plataforma electrodica soporte se puede llevar a cabo mediante un adhesivo, disponiendo el electrodo de trabajo de la lamina de papel electrodica sobre la zona de contacto de la plataforma electrodica soporte. De esta manera, la lamina de papel electrodica funcionaria solamente como electrodo de trabajo y la zona de contacto de la plataforma electrodica soporte solamente como conexion para ese electrodo de trabajo con la plataforma electrodica soporte.

Otro aspecto de la invention es un metodo para fabricar una o varias laminas de papel electrodicas del dispositivo electroquimico mencionado que comprende las siguientes etapas:

a) Imprimir una o varias formas geometricas cerradas con cera sobre una hoja de papel.

b) Difundir la forma o formas geometricas a la cara opuesta de la hoja de papel calentando la hoja impresa en la etapa a) a una temperatura de difusion hasta que se produzca la difusion.

c) Adicionar una suspension liquida de pasta de carbono en el area interna delimitada por la forma o formas geometricas cerradas.

d) Calentar la hoja de papel con la forma o formas geometricas cerradas y la suspension liquida hasta al menos la temperatura de evaporation de los disolventes de la suspension liquida, quedando un sustrato de carbono en el interior de cada forma geometrica cerrada formando un electrodo de trabajo.

e) Cubrir cada electrodo de trabajo con una capa protectora, aplicar un adhesivo al resto de la superficie de la hoja de papel y retirar la capa protectora.

f) Recortar la hoja de papel con precision alrededor de la forma o formas geometricas cerradas para obtener una o varias laminas de papel electrodicas.

g) Adherir la lamina de papel electrodica (LPE) a una plataforma electrodica soporte (PE) de forma que el electrodo de trabajo (WE) de la lamina de papel electrodica (LPE) se dispone sobre la superficie de la zona de contacto (ZC) de la plataforma electrodica soporte (PE) manteniendo el

5 contacto entre ambas superficies.

h) adicionar una solucion con una sal metalica recubriendo la lamina de papel electrodica (LPE) y los electrodos de referencia (RE) y auxiliar (AE) de la plataforma electrodica soporte (PE).

i) aplicar una corriente para la reduction de la sal y electrodepositar

10 nanoparticulas metalicas sobre el electrodo de trabajo (WE) de la lamina de

papel electrodica (LPE).

j) aplicar un potencial para la desorcion de hidrogeno;

k) lavar el conjunto.

En una realizacion especifica, la forma geometrica cerrada es un anillo. En una 15 realizacion mas especifica, el anillo tiene un diametro interior de entre 1 y 10 mm.

En otra realizacion especifica, la temperatura de difusion de la etapa b) es entre 100 °C y 150 °C y el tiempo de difusion es entre 50 y 120 segundos. Estos intervalos de temperatura y tiempo aseguran una difusion de la cera suficiente y controlada para obtener una forma geometrica cerrada en ambas caras en la mayor parte de las 20 composiciones de papel basadas en celulosa, con una alta capacidad hidrofobica y con el tamano adecuado para su posterior modificacion con la pasta de carbono y su colocacion en la plataforma electrodica soporte.

En otra realizacion especifica, la pasta de carbono es una composicion de grafito. El grafito permite obtener laminas de papel electrodicas con alta 25 conductividad electrica, robustas y de bajo coste.

En otra realizacion especifica, la pasta de carbono es una composicion de nanomateriales de carbono que permiten la mejora de las caracteristicas electrodicas del dispositivo electroquimico.

En una realization mas espetifica, la suspension liquida de pasta de carbono de la etapa c) son 2 pL de una solucion de carbono al 23% en dimetilformamida. Esta proportion de carbono y volumen de solucion utilizado asegura, utilizando estas sustancias, una superficie del electrodo de trabajo uniforme y reproducible.

5 En otra realization espetifica, la temperatura de evaporation de los disolventes

es entre 20 y 100 °C y el tiempo de evaporation es entre 15 minutos y 24 horas. Estos intervalos de temperaturas y tiempos aseguran, para un gran espectro de disolventes, la total evaporation de los mismos de la suspension liquida de pasta carbono.

En otra realization espetifica, el adhesivo aplicado en la etapa e) es sensible a la 10 presion (PSA). Este tipo de adhesivo permite la facil adhesion de la lamina de papel electrodica a la plataforma electrodica soporte de manera reversible, facilitando su posterior retirada sin deterioro de la plataforma electrodica soporte.

En una realization mas preferida, la solucion de la etapa h) es una solucion acuosa y la sal es una sal metalica de plata, oro, niquel, platino, paladio o bismuto en 15 una concentration de entre 0.1 y 5 mM. La utilization de soluciones acuosas de estos metales en este intervalo de concentraciones permite la formation de nanoparticulas en el electrodo de trabajo de la lamina de papel electrodica.

En otra realization mas preferida, la corriente de la etapa i) es entre -10 y -300 pA durante 15 y 300 segundos. Estos intervalos de corriente y tiempo aseguran la 20 formation de nanoparticulas metalicas de los metales antes indicados en el electrodo de trabajo de la lamina de papel electrodica.

En otra realization mas preferida, el potencial de la etapa j) es entre 0 y 0.5 V durante 30 y 120 segundos. Estos intervalos de potencial y tiempo aseguran la desorcion de hidrogeno formado en la reduction de cualquiera de los metales antes 25 mencionados.

En otra realization mas preferida, la zona de contacto situada en la plataforma electrodica soporte sobre la cual se dispone la lamina de papel electrodica es un area que comprende un material conductor comunicado electricamente con los medios de conexion de la plataforma electrodica soporte.

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En otra realizacion preferida, el metodo ademas comprende las siguientes etapas, entre la etapa f) y g):

f.l) Adicionar una suspension Hquida de nanomateriales de carbono sobre la cara opuesta a los electrodos de trabajo (WE) de la lamina de papel electrodica (LPE).

f.2) Evaporar el disolvente de la suspension liquida.

En otra realizacion preferida, el metodo ademas comprende las siguientes etapas, entre la etapa b) y c):

b.l) Adicionar una suspension liquida de nanomateriales de carbono dentro del area limitada por la forma o formas geometricas cerradas.

b.2) Calentar la hoja de papel con la forma o formas geometricas cerradas y la suspension liquida de nanomateriales hasta al menos la temperatura de evaporation de los disolventes de la suspension liquida, quedando un sustrato de nanomateriales de carbono en el interior del area delimitada por la forma o formas geometricas cerradas.

En una realizacion mas especifica de cualquiera de las realizaciones del metodo en los que la suspension liquida contiene nanomateriales de carbono, los nanomateriales de carbono son grafeno, nanofibras o nanotubos de carbono.

Varias ventajas se pueden obtener con el dispositivo electroquimico: la conexion con el sistema de alimentation y registro de datos (por ejemplo un potenciostato) se puede llevar a cabo utilizando conectores comerciales robustos que funcionan para la plataforma electrodica soporte, eliminando el problema de conexion que, normalmente, tienen el desarrollo y la utilization de dispositivos electrodicos de papel. Por otro lado, el dispositivo electroquimico utiliza los electrodos auxiliar y de referenda de la plataforma electrodica soporte, que son electrodos fabricados de manera reproducible y en un sustrato mas estable que el papel. La lamina de papel electrodica asi fabricada es temporal y desechable, ya que se puede despegar tras el uso, dejando la plataforma electrodica soporte en las mismas condiciones iniciales para el siguiente uso. El coste de la plataforma electrodica soporte es mucho mayor que el de la fabricacion de las laminas de papel electrodicas, por lo que la utilizacion

de las mismas constituiria, por lo general, un ahorro importante. En el desarrollo de sensores electroquimicos, la metodologia mas empleada es la modificacion del electrodo de trabajo con sustancias necesarias para la construccion de la parte sensora. Sin embargo, estas sustancias hacen que el electrodo de trabajo solamente pueda 5 usarse una sola vez tras la cual habria que desechar el conjunto, aunque el resto de la plataforma electrodica soporte podria seguir siendo util. Mediante la tecnologia descrita, la lamina de papel electrodica se puede desechar tras realizar el analisis, y se colocaria una nueva lamina de papel electrodica adhesiva para la siguiente medida. Esto permite un uso eficaz de los recursos economicos en la industria de los sensores 10 analiticos.

El dispositivo electroquimico asi desarrollado permite su modificacion con diferentes materiales de manera sencilla para obtener herramientas analiticas con distintas propiedades. El electrodo de trabajo de la lamina de papel electrodica puede ser modificado con micro y nanomateriales de carbono dispersos en una disolucion 15 como pueden ser grafito, grafeno, nanofibras o nanotubos de carbono. Estos

nanomateriales pueden ser anadidos al papel mediante dos estrategias: por un lado, tras la impresion y calentamiento de la cera con la forma o formas geometricas cerradas adecuadas, se anadiria sobre el area delimitada por la forma o formas geometricas cerradas un volumen controlado de la dispersion de nanomateriales 20 mediante por ejemplo un dispensador automatico muy preciso. De esta manera, la dispersion de nanomateriales difundiria en el interior del area delimitada por la forma o formas geometricas cerradas generando un papel eflcientemente modificado con nanomateriales. Tras este paso, se dejaria secar durante un tiempo determinado y a continuation, se colocaria la pasta de carbono como se ha explicado anteriormente en 25 el interior del area delimitada por la forma o formas geometricas cerradas,

consiguiendo la union del sustrato de carbono conductor con el nanomaterial, y generando uno o varios electrodos de trabajo modificados con nanomateriales. El resto de etapas de fabrication serian similares al caso de la lamina de papel electrodica sin modificar, como se ha explicado anteriormente. Otra alternativa seria 30 la modificacion de la lamina o laminas de papel electrodicas ya fabricadas con el sustrato de carbono. La dispersion del nanomaterial se anadiria en el interior del area delimitada por la forma o formas geometricas cerradas pero en la cara contraria al

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sustrato de carbono, generando uno o varios electrodos de trabajo modificados con nanomateriales.

La modificacion con nanomateriales puede conferir algunas propiedades a los electrodos de trabajo que pueden ser de gran utilidad en el desarrollo de sensores, como una mayor area superficial, efecto electrocatalitico de algunas sustancias o un aumento en la velocidad de transferencia electronica. Sin embargo, si una plataforma electrodica convencional es modificada con un nanomaterial, es un proceso irreversible, y tras realizar la medida correspondiente, la plataforma no volveria al estado inicial. En cambio, la modificacion con nanomateriales del electrodo de trabajo de la lamina de papel electrodica aqui descrita no danaria la plataforma electrodica soporte que mantendria sus condiciones iniciales para el proximo uso con una nueva lamina de papel electrodica.

El electrodo de trabajo de la lamina de papel electrodica que compone el dispositivo electroquimico objeto de invention puede tambien ser modificado con nanoparticulas metalicas mediante adsorcion de una dispersion de estas nanoparticulas o mediante electrodeposicion. La electrodeposicion se puede realizar tras la aplicacion de una corriente electrica a una disolucion de una sal metalica colocada sobre el dispositivo electroquimico durante un tiempo determinado. De esta manera, se reduciria el metal en disolucion generando nanoparticulas metalicas sobre la parte conductora de la lamina de papel electrodica, es decir, sobre la superficie del electrodo de trabajo. El tamano, dispersion y cantidad de nanoparticulas que se generan podria ser controlado variando la magnitud de excitacion (corriente electrica), la concentration de la sal utilizada y el tiempo durante el cual se aplica la excitacion. Esta variante permitiria generar nanoparticulas de diferentes materiales como, por ejemplo, oro, plata, platino, niquel, cobre, bismuto, entre otras. La modificacion del electrodo de trabajo con este tipo de particulas es de utilidad en el desarrollo de sensores y biosensores electroquimicos.

Estos dispositivos, totalmente miniaturizados y facilmente portables, son de utilidad para el analisis, detection, identification y cuantificacion de sustancias quimicas y bioquimicas, como por ejemplo neurotransmisores, compuestos fenolicos, aminas, nitrocompuestos, aminoacidos, proteinas, acidos nucleicos, iones o complejos

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metalicos, siendo de gran interes en el sector clinico, medioambiental y agroalimentario, entre otros.

DESCRIPCION DE LAS FIGURAS

La Fig. 1 muestra el esquema de una hoja de papel (HP) de partida donde se imprimen con cera unas formas geometricas cerradas (FG) en forma de anillos que seran objeto de la modificacion descrita en esta invencion.

La Fig. 2 muestra el esquema de la Fig. 1 tras la difusion de la cera mediante su calentamiento y la adicion de la pasta de carbono en la zona interior de los anillos. En la Fig. 2A se representa la hoja de papel (HP) de partida por la cara en la que se ha depositado el sustrato de carbono que formara los electrodos de trabajo (WE) y en la Fig. 2B se representa la hoja de papel (HP) de partida por la cara contraria. En etapas posteriores a las mostradas en esta figura, una vez adicionada la pasta de carbono, la hoja de papel (HP) se calienta hasta obtener los electrodos de trabajo (WE). Despues, se cubren con una capa protectora y se aplica adhesivo al resto de la superficie de la hoja de papel (HP) y se retira la capa protectora. Finalmente, se recorta la hoja de papel (HP) con precision alrededor de las formas geometricas cerradas (FG) para obtener varias laminas de papel electrodicas (LPE). En algunas realizaciones descritas de la invencion ademas se incluyen nanoparticulas metalicas y/o nanomateriales de carbono en el electrodo de trabajo (WE).

La Fig. 3A representa un esquema de una posible plataforma electrodica soporte (PE) que incluye los electrodos auxiliar (AE) y referencia (RE), la zona de contacto (ZC) y las conexiones (CN) al sistema de medida. En la Fig. 3B se representa la colocacion de la lamina de papel electrodica (LPE) por la cara que contiene el electrodo de trabajo (WE), sobre la zona de contacto (ZC) de la plataforma electrodica soporte (PE). La lamina de papel electrodica (LPE) se encuentra doblada, con una de sus partes ya adherida a la plataforma electrodica soporte (PE). En la Fig. 3C se representa el dispositivo electroquimico objeto de invencion compuesto por la lamina de papel electrodica (LPE) y la plataforma electrodica soporte (PE).

La Fig. 4 muestra los voltamperogramas dclicos (intensidad de corriente, medida en microamperios (pA), vs. potencial electrico aplicado, medido en voltios (V)) de 250 pM de cloruro de hexaminrutenio(III) a diferentes velocidades de barrido (50, 100, 250 mV/s) en un dispositivo electroquimico que se compone de una lamina de papel 5 electrodica (LPE) con electrodo de trabajo (WE) compuesto de un sustrato de carbono colocada sobre una plataforma electrodica soporte (PE) materializada con una tarjeta serigrafiada ceramica.

La Fig. 5 muestra el voltamperograma ciclico (intensidad de corriente, medida en microamperios (pA), vs. potencial electrico aplicado, medido en voltios (V)) obtenido 10 para 250 pM de dopamina en KC1 0.1 M en un dispositivo electroquimico que se compone de una lamina de papel electrodica (LPE) con electrodo de trabajo (WE) compuesto de un sustrato de carbono y modificado con nanoparticulas de oro (linea de puntos), y en una con un electrodo de trabajo (WE) solamente compuesto de un sustrato de carbono (linea continua), ambas colocadas sobre una tarjeta serigrafiada 15 ceramica como plataforma electrodica soporte (PE).

La Fig. 6 muestra el voltamperograma ciclico (intensidad de corriente, medida en microamperios (pA), vs. potencial electrico aplicado, medido en voltios (V)) obtenido para 100 pM de dopamina en 0.1 M H2SO4 en tres dispositivos electroquimicos. Un dispositivo electroquimico se compone de una lamina de papel electrodica (LPE) con 20 un electrodo de trabajo (WE) compuesto de un sustrato de carbono modificado con nanofibras de carbono dispuesta sobre una plataforma electrodica soporte (PE) y su voltamperograma se muestra mediante una linea discontinua. Un segundo dispositivo electroquimico se compone de una lamina de papel electrodica (LPE) con un electrodo de trabajo (WE) compuesto solamente de un sustrato de carbono dispuesta 25 sobre una plataforma electrodica soporte (PE) y su voltamperograma se muestra mediante una linea continua. El tercer dispositivo electroquimico se compone de una lamina de papel electrodica (LPE) con un electrodo de trabajo (WE) compuesto de un sustrato de carbono modificado con nanofibras de carbono y nanoparticulas de oro dispuesta sobre una plataforma electrodica soporte (PE) y su voltamperograma se 30 muestra mediante una linea de puntos.

EXPLICACION DE UNA FORMA DE REALIZACION PREFERENTE

Para una mejor comprension de la presente invencion, se exponen los siguientes ejemplos de realizacion preferente, descritos en detalle, que deben entenderse sin caracter limitativo del alcance de la invencion.

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Eiemplo 1: Fabricacion y evaluacion electroquimica del dispositivo electroquimico.

Este ejemplo ilustra la metodologia usada para la fabricacion del dispositivo electroquimico objeto de invencion y su evaluacion electroquimica con un sistema modelo. La metodologia de fabricacion consistio en las siguientes etapas:

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a) Impresion con cera en una hoja de papel (HP) de formas geometricas cerradas (FG) en forma de anil los con un diametro interno de 5 mm y un diametro externo de 9 mm (Fig. 1).

b) Difusion de la cera mediante calentamiento a 110 °C durante 2 minutos en una placa calefactora. Tras este proceso, las formas geometricas cerradas (FG) en forma de anillos resultantes de cera tenian 4 mm de diametro interno y 10 mm de diametro externo (Fig.2).

c) Adicion mediante un dispensador automatico de 2 pL de una suspension liquida de pasta de carbono al 23% en dimetilformamida sobre el interior de la zona delimitada por las formas geometricas cerradas (FG) impresas en forma de anillos. La cera evita la difusion completa de la suspension dando lugar a circulos de pasta de carbono de 4 mm de diametro (Fig. 2A).

d) Curado de la pasta de carbono y evaporacion de los disolventes, colocando la hoja de papel (HP) en una estufa a 70 °C durante 30 minutos o a 37°C durante 24 horas.

e) Adicion de espray adhesivo a la hoja de papel (HP) tras proteger los electrodos de trabajo (WE) con varios plasticos de 4 mm de diametro. De esta manera, el adhesivo recubre la hoja de papel excepto las zonas protegidas, que son los electrodos de trabajo (WE). A continuation, se retiraron los plasticos protectores.

f) Corte de la hoja de papel alrededor de los anillos impresos de manera precisa utilizando una herramienta de corte circular de 5 mm para obtener varias

laminas de papel electrodicas (LPE) con un electrodo de trabajo (WE). La herramienta de corte puede ser un simple sacabocados para papel o para materiales mas duros.

5 Despues se adhirio una lamina de papel electrodica (LPE) sobre una plataforma

electrodica soporte (PE) de manera que el electrodo de trabajo (WE) de la lamina de papel electrodica (LPE) conecte con la zona de contacto (ZC) de la plataforma electrodica soporte (Fig. 3).

La respuesta del dispositivo electroquimico asi fabricado fue estudiada 10 utilizando una sustancia modelo como es el hexaaminrutenio. Para ello se llevaron a cabo los siguientes pasos:

1. Adicion de 40 pL de una disolucion acuosa de 250 pM de cloruro de hexaaminrutenio(III) en KC1 0.1 M.

2. Registro de la senal analitica utilizando voltamperometna ciclica mediante la

15 aplicacion de un barrido de potenciales desde 0.1 V hasta -0.5 V con una

velocidad de barrido variable (50, 100, 250 mV/s).

La Fig. 4 muestra los voltamperogramas ciclicos de Ru(NH3)6Cl3 obtenidos en el dispositivo objeto de invencion en las condiciones experimentales indicadas en el ejemplo. Como se puede observar por los voltamperogramas a diferentes velocidades 20 de barrido obtenidos, el proceso electroquimico de reduction y posterior reoxidacion de la especie [Ru(NH3)6]3+ presenta un buen comportamiento electroquimico en el dispositivo objeto de invencion. La velocidad de la transferencia electronica en el dispositivo electroquimico desarrollado es alta como indica una diferencia de potenciales de los picos anodico y catodico de 61 mV, muy cercana al valor teorico de 25 reversibilidad (59 mV). Este hecho indica que el dispositivo desarrollado funciona perfectamente para un sistema modelo e incluso la velocidad de la transferencia electronica es mayor en el nuevo dispositivo frente al uso de un electrodo serigrafiado ceramico comercial (diferencia de potenciales de 74 mV). Asi que, ademas de las ventajas de poder reutilizar esta plataforma electrodica soporte (PE) con diferentes 30 laminas de papel electrodicas (LPE), la mejora en el comportamiento electroquimico

de un analito es una gran ventaja en el desarrollo de sensores y biosensores electroquimicos utilizando el dispositivo objeto de invencion.

Eiemplo 2: Modificacion del electrode de trabajo (WE) de una lamina de papel electrodica (LPE) con nanoparticulas metalicas.

5 Este ejemplo ilustra la metodologia usada para la modificacion del electrodo de

trabajo (WE) de la lamina de papel electrodica (LPE) descrita en el ejemplo 1 con nanoparticulas metalicas mediante electrodeposicion que permite la fabrication de una lamina de papel electrodica (LPE) desechable cuyo electrodo de trabajo (WE) se encuentra nanoestructurado con particulas metalicas. La metodologia consto de las 10 siguientes etapas:

15

20

g) Colocation de la lamina de papel electrodica (LPE) sobre la plataforma electrodica soporte (PE).

h) Adicion de 40 pL de una disolucion acuosa de una sal metalica en concentration adecuada (entre 0.1 y 5 mM) recubriendo la lamina de papel electrodica (LPE) y el electrodo de referenda (RE) y auxiliar (AE) de la plataforma electrodica soporte (PE). Por ejemplo, la sal metalica puede ser AgNC>3 o HAuCU para generar nanoparticulas de plata o de oro, respectivamente.

i) Aplicacion de una corriente negativa (tipicamente entre -10 y -100 pA) al dispositivo para la reduction del cation metalico y generation de nanoparticulas sobre la superficie del electrodo de trabajo (WE) de la lamina de papel electrodica (LPE). La aplicacion de la corriente se lleva a cabo durante un tiempo determinado (tipicamente entre 60 y 300s).

j) Aplicacion de un potencial de 0.1 V durante 120 s para la desorcion del posible hidrogeno generado en la etapa anterior.

k) Lavado con H2O y secado a temperatura ambiente.

La respuesta del dispositivo electroquimico asi fabricado fue estudiada utilizando una sustancia modelo como es la dopamina. Para ello se llevaron a cabo los siguientes pasos:

1. Adicion de 40 pL de una disolucion acuosa de 250 pM dopamina en KC1 0.1 M.

2. Registro de la senal analitica utilizando voltamperometria ciclica mediante la aplicacion de un barrido de potenciales adecuado con una velocidad de barrido

5 de 50 mV/s.

Los resultados obtenidos para las voltamperometrias ciclicas de la dopamina tanto en el dispositivo donde el electrodo de trabajo (WE) de la lamina de papel electrodica (LPE) solamente esta compuesto de pasta de carbono (Fig. 5, linea continua) como en el dispositivo donde el electrodo de trabajo (WE) de la lamina de 10 papel electrodica (LPE) esta modificado ademas con nanoparticulas de oro electrodepositadas (Fig. 5, linea de puntos) mediante la aplicacion de una corriente de -100 pA durante 180 s a una disolucion de 1 mM de HAuCL* en HC1 0.2 M, se muestran en la Fig. 5. Se puede observar un mejor comportamiento electroquimico en el dispositivo con la lamina de papel electrodica (LPE) cuyo electrodo de trabajo 15 (WE) esta modificado con nanoparticulas de oro traducido en una diferencia de potencial entre el pico catodico y pico anodico mas pequena y una mayor intensidad de ambos picos en comparacion con el dispositivo con la lamina de papel electrodica (LPE) cuyo electrodo de trabajo (WE) se encuentra sin nanoestructurar. Se obtiene una diferencia de potenciales para el dispositivo con la lamina de papel electrodica 20 (LPE) cuyo electrodo de trabajo (WE) se encuentra sin nanoestructurar de 560 mV y para el dispositivo con la lamina de papel electrodica (LPE) cuyo electrodo de trabajo (WE) esta nanoestructurado de 70 mV, representando una gran mejora en la velocidad de transferencia electronica. De esta manera se comprueba como la modification del electrodo de trabajo (WE) de la lamina de papel electrodica (LPE) con nanoparticulas 25 se lleva a cabo de una forma muy sencilla y que produce unos resultados superiores para la deteccion de dopamina. La naturaleza porosa del papel y la capacidad de electrodepositar nanoparticulas metalicas pueden permitir un aumento en la preconcentracion de analitos o elementos de reconocimiento para su aplicacion en sensores y biosensores electroquimicos, ademas de esa mejora electroquimica en la 30 deteccion. La lamina de papel electrodica (LPE) se elimina tras la realization de la medida, y tras el lavado con H2O de la plataforma electrodica soporte (PE) esta se dispone para realizar un nuevo ensayo tras adherir una nueva lamina de papel

electrodica (LPE). El ejemplo explicado para nanoparticulas de oro es posible realizarlo con otro tipo de nanoparticulas metalicas, que puedan ser electrodepositadas o adsorbidas sobre el electrodo de trabajo (WE) de la lamina de papel electrodica (LPE).

5 Eiemplo 3: Modificacion del electrodo de trabajo (WE) de la lamina de papel electrodica (LPE) con nanofibras de carbono.

Este ejemplo ilustra la metodologia usada para la modificacion del electrodo de trabajo (WE) de la lamina de papel electrodica (LPE) descrita en el ejemplo 1 con nanomateriales de carbono, como son las nanofibras. De esta manera se obtiene un 10 dispositivo electroquimico con una lamina de papel electrodica (LPE) desechable cuyo electrodo de trabajo (WE) esta nanoestructurado mediante adsorcion del nanomaterial en su superficie. En este caso, existen dos posibilidades de modificacion que podrian tener una utilidad en diferentes aplicaciones. Por un lado, se puede fabricar la lamina de papel electrodica (LPE) con el electrodo de trabajo (WE) segun

15 se explico en los apartados anteriores, y proceder a modificar el anverso de la lamina

de papel electrodica (LPE) en la zona interior delimitada por el anillo con el nanomaterial de interes, consiguiendo la adsorcion del nanomaterial sobre el electrodo de trabajo (WE) de la lamina de papel electrodica (LPE). Por otro lado, es posible la modificacion del reverso en la zona interior delimitada por el anillo con el 20 nanomaterial de interes y posteriormente llevar a cabo la modificacion con la pasta de carbono que entraria en contacto con el nanomaterial para generar la superficie electrodica. A continuacion, se detalla la metodologia del primer caso, que consistio en las siguientes etapas:

Se fabrico la lamina de papel electrodica (LPE) con un electrodo de trabajo

25 (WE) compuesto de sustrato de carbono segun se explico en el ejemplo 1. Tras ello se

procedio a realizar las siguientes etapas:

f.l) Adicion de 2 pL mediante un dispensador automatico de una dispersion liquida del nanomaterial en concentration adecuada (entre 0.1 y 1 mg/mL) sobre la zona contraria al sustrato de carbono de la lamina de papel electrodica (LPE) y 30 dentro de la zona interior delimitada por el anillo de cera.

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f.2) Secado a una temperatura adecuada (70°C o T ambiente, dependiendo del disolvente utilizado) durante 40 minutos para la total evaporacion del disolvente.

La respuesta del dispositivo electroquimico fabricado con tal lamina de papel electrodica (LPE) cuyo electrodo de trabajo (WE) estaba nanoestructurado fue estudiada utilizando una sustancia modelo como es la dopamina. Para ello se llevaron a cabo los siguientes pasos:

1. Colocation de la lamina de papel electrodica (LPE) sobre la plataforma electrodica soporte (PE).

2. Adicion de 40 pL de una disolucion acuosa de dopamina 100 pM en H2SO4 0.1 M.

3. Registro de la senal analitica utilizando voltamperometria ciclica mediante la aplicacion de un barrido de potenciales desde 0 V hasta 0.5 V con una velocidad de barrido de 50 mV/s.

En la Fig. 6 se muestran las voltamperometrias dclicas obtenidas para dopamina en el dispositivo con la lamina de papel electrodica (LPE) cuyo electrodo de trabajo (WE) esta sin modificar (solamente se compone del sustrato de carbono) (linea continua) y el dispositivo con la lamina de papel electrodica (LPE) cuyo electrodo de trabajo (WE) fue modificado con 1 mg/mL de nanofibras de carbono (en disolucion acuosa) y secado a T ambiente (linea discontinua). Para el caso del dispositivo con la lamina de papel electrodica (LPE) con electrodo de trabajo (WE) sin modificar se obtiene un proceso cuasireversible con una diferencia de potenciales de pico de 244 mV y una intensidad de pico anodico y catodico de 1.17 y -0.91 pA, respectivamente, mientras que para el dispositivo con la lamina de papel electrodica (LPE) cuyo electrodo de trabajo (WE) esta nanoestructurado se obtiene un proceso mas reversible con una diferencia de potenciales de pico de 92 mV y unas intensidades de 1.65 y - 1.59 pA para el pico anodico y catodico, respectivamente. Por tanto, se puede observar como la nanoestructuracion del electrodo de trabajo (WE) de la lamina de papel electrodica (LPE) con nanofibras de carbono mejora el comportamiento del proceso de transferencia electronica de la dopamina. El papel, por su naturaleza porosa, permite generar una alta capacidad de adsorcion de estos nanomateriales aumentando el area superficial electrodica, como se observa en el aumento de las intensidades de pico. Resultados similares se pueden obtener modificando el electrodo

de trabajo (WE) de la lamina de papel electrodica (LPE) con otros nanomateriales como grafeno o nanotubos de carbono.

La lamina de papel electrodica (LPE) se desecha tras la realization de la medida, y tras el lavado con H2O de la plataforma electrodica soporte (PE) esta se 5 dispone para realizar un nuevo ensayo. Esta es una clara ventaja ya que, por lo general, los sensores electroquimicos nanoestructurados con nanomateriales de carbono poseen una gran capacidad de adsorcion de diferentes sustancias de manera irreversible y normalmente deben ser desechados. La posibilidad de desechar solamente el electrodo de trabajo, en lugar de toda la plataforma electrodica, es una 10 gran ventaja de estos dispositivos para este tipo de aplicaciones.

Por otro lado, existe la posibilidad de realizar una modification hibrida llevando a cabo el ejemplo 3 y a continuation el ejemplo 2. De esta manera, se obtendria una lamina de papel electrodica (LPE) desechable cuyo electrodo de trabajo (WE) esta modificado con nanofibras de carbono y nanoparticulas de oro. Como se puede 15 observar en la Fig. 6 (linea de puntos), el voltamperograma ciclico obtenido para el dispositivo electroquimico con la lamina de papel electrodica (LPE) asi modificada presenta un mejor comportamiento electroquimico, con una menor diferencia de potenciales (35 mV) y mayor intensidad de los picos anodico y catodico (2.5 y -2.2 |iA, respectivamente) frente al uso del dispositivo con la lamina de papel electrodica 20 (LPE) cuyo electrodo de trabajo (WE) se encuentra sin modificar o modificado con los nanomateriales por separado, indicando una velocidad de transferencia electronica y un area electroactiva mayores.

Claims (23)

1. 5

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   REIVINDICACIONES

   1. Dispositivo electroqui'mico para el analisis de la composicion quimica de muestras que comprende un electrodo de trabajo (WE), un electrodo de referenda (RE), un electrodo auxiliar (AE) y unos medios de conexion (CN) con un sistema de alimentacion y registro de datos caracterizado por que

   el electrodo de trabajo (WE) esta comprendido en una lamina de papel electrodica (LPE), y es un area con un sustrato de carbono, que esta limitada por una forma geometrica cerrada (FG) de cera impresa en una cara y difundida a la cara opuesta de la lamina de papel electrodica (LPE) formando una forma geometrica cerrada en ambas caras, por que el electrodo de referencia (RE), el electrodo auxiliar (AE) y los medios de conexion (CN) con un sistema de alimentacion y registro de datos estan comprendidos en una plataforma electrodica soporte (PE) que posee una zona de contacto (ZC) y por que la lamina de papel electrodica (LPE) es adherible temporalmente a la plataforma electrodica soporte (PE) de forma que el electrodo de trabajo (WE) se dispone sobre la superficie de la zona de contacto (ZC) de la plataforma electrodica soporte (PE) manteniendo el contacto entre ambas superficies.
2. 2. Dispositivo segun la reivindicacion 1 caracterizado por que la forma geometrica (FG) cerrada es un anillo.
3. 3. Dispositivo segun la reivindicacion 2 caracterizado por que el anillo tiene un diametro interior de entre 1 y 10 mm.
4. 4. Dispositivo segun la reivindicacion 1 caracterizado por que el sustrato de carbono del electrodo de trabajo (WE) de la lamina de papel electrodica (LPE) es una composicion de grafito.
5. 5. Dispositivo segun la reivindicacion 1 caracterizado por que el sustrato de carbono del electrodo de trabajo (WE) de la lamina de papel electrodica (LPE) es una composicion de nanomateriales de carbono.

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6. 6. Dispositivo segun la reivindicacion 1 caracterizado por que la lamina de papel electrodica (LPE) ademas comprende nanoparticulas metalicas dispuestas en ella por electrodeposicion o por adsorcion.
7. 7. Dispositivo segun la reivindicacion 6 caracterizado por que las nanoparticulas metalicas son de plata, oro, niquel, platino, paladio o bismuto.
8. 8. Dispositivo segun la reivindicacion 1 caracterizado por que la lamina de papel electrodica (LPE) ademas comprende nanomateriales de carbono dispuestos por electrodeposicion o por adsorcion.
9. 9. Dispositivo segun las reivindicaciones 5 u 8 caracterizado por que los nanomateriales de carbono son grafeno, nanofibras o nanotubos de carbono.
10. 10. Dispositivo segun la reivindicacion 1 caracterizado por que la lamina de papel electrodica (LPE) es adherible temporalmente a la plataforma electrodica soporte (PE) mediante un adhesivo sensible a la presion (PSA) dispuesto sobre la lamina de papel electrodica (LPE).
11. 11. Metodo para fabricar una o varias laminas de papel electrodicas (LPE) del dispositivo electroquimico de la reivindicacion 1 que comprende las siguientes etapas:

    a) imprimir una o varias formas geometricas cerradas (FG) con cera sobre una hoja de papel (HP);

    b) difundir la forma o formas geometricas cerradas (FG) a la cara opuesta de la hoja de papel (HP) calentando la hoja de papel (HP) impresa en la etapa a) a una temperatura de difusion hasta que se produzca la difusion;

    c) adicionar una suspension liquida de pasta de carbono en el area interna delimitada por la forma o formas geometricas cerradas (FG);

    d) calentar la hoja de papel (HP) con la forma o formas geometricas cerradas (FG) y la suspension liquida hasta al menos la temperatura de evaporation de los disolventes de la suspension liquida, quedando un

    10

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    sustrato de carbono en el interior de cada forma geometrica cerrada (FG) formando un electrodo de trabajo (WE);

    e) cubrir cada electrodo de trabajo (WE) con una capa protectora, aplicar un adhesivo al resto de la superficie de la hoja de papel (HP) y retirar dicha capa protectora;

    f) recortar la hoja de papel (HP) con precision alrededor de la forma o formas geometricas cerradas (FG) para obtener una o varias laminas de papel electrodicas (LPE);

    g) adherir la lamina de papel electrodica (LPE) a una plataforma electrodica soporte (PE) de forma que el electrodo de trabajo (WE) de la lamina de papel electrodica (LPE) se dispone sobre la superficie de la zona de contacto (ZC) de la plataforma electrodica soporte (PE) manteniendo el contacto entre ambas superficies;

    h) adicionar una solution con una sal metalica recubriendo la lamina de papel electrodica (LPE) y los electrodos de referencia (RE) y auxiliar (AE) de la plataforma electrodica soporte (PE);

    i) aplicar una corriente para la reduction de la sal y electrodepositar nanoparticulas metalicas sobre el electrodo de trabajo (WE) de la lamina de papel electrodica (LPE);

    j) aplicar un potencial para la desorcion de hidrogeno;

    k) lavar el conjunto.
12. 12. Metodo segun la reivindicacion 11 caracterizado por que la geometria cerrada (FG) es un anillo.
13. 13. Metodo segun la reivindicacion 12 caracterizado por que el anillo tiene un 25 diametro interior de entre 1 y 10 mm.
14. 14. Metodo segun la reivindicacion 11 caracterizado por que la temperatura de difusion de la etapa b) es entre 100 °C y 150 °C y el tiempo de difusion es entre 50 y 120 segundos.
15. 15. Metodo segun la revindication 11 caracterizado por que la pasta de carbono es una composition de grafito.
16. 16. Metodo segun la revindication 11 caracterizado por que la pasta de carbono es una composition de nanomateriales de carbono.

    5 17. Metodo segun la revindication 11, 15 o 16 caracterizado por que la

    suspension liquida de pasta de carbono de la etapa c) son 2 pL de una solution de carbono al 23% en dimetilformamida.
17. 18. Metodo segun la revindication 11 caracterizado por que la temperatura de evaporation de los disolventes es entre 20 y 100 °C y el tiempo de evaporation

    10 es entre 15 minutos y 24 horas
18. 19. Metodo segun la revindication 11 caracterizado por que el adhesivo aplicado en la etapa e) es sensible a la presion (PSA).
19. 20. Metodo segun la revindication 11 caracterizado por que la solution de la etapa h) es una solution acuosa y la sal es una sal metalica de plata, oro, niquel,

    15 platino, paladio o bismuto en una concentration de entre 0.1 y 5 mM,
20. 21. Metodo segun la reivindication 11 caracterizado por que la corriente de la etapa i) es entre -10 y -300 pA durante 15 y 300 segundos.
21. 22. Metodo segun la revindication 11 caracterizado por que el potencial de la etapa j) es entre 0 y 0.5 V durante 30 y 120 segundos.

    20 23. Metodo segun la revindication 11 caracterizado por que ademas comprende

    las siguientes etapas, entre la etapa f) y g):

    f.l) adicionar una suspension liquida de nanomateriales de carbono sobre la cara opuesta a los electrodos de trabajo (WE) de la lamina de papel electrodica (LPE);

    25 f.2) evaporar el disolvente de la suspension liquida.
22. 24. Metodo segun la revindication 11 caracterizado por que ademas comprende las siguientes etapas, entre la etapa b) y c):

    b.l) adicionar una suspension liquida de nanomateriales de carbono dentro del area limitada por la forma o formas geometricas cerradas (FG);

    b.2) calentar la hoja de papel (HP) con la forma o formas geometricas 5 cerradas (FG) y la suspension liquida de nanomateriales hasta al menos

    la temperatura de evaporation de los disolventes de la suspension liquida, quedando un sustrato de nanomateriales de carbono en el interior del area delimitada por la forma o formas geometricas cerradas (FG).
23. 25. Metodo segun las reivindicaciones 16, 23 o 24 caracterizado por que los 10 nanomateriales de carbono son grafeno, nanofibras o nanotubos de carbono.