電化學(xué)傳感器提供的大腦科學(xué)化學(xué)信息對(duì)于理解生理和病理過(guò)程中的大腦化學(xué)至關(guān)重要。一個(gè)主要的挑戰(zhàn)是體內(nèi)電化學(xué)傳感器的選擇性。

西安交通大學(xué)張東東開(kāi)發(fā)了一種在碳纖維微電極（CFE）上進(jìn)行適配體共價(jià)接枝的通用策略，用于體內(nèi)多巴胺的選擇性測(cè)定。通過(guò)氧化聚（單寧酸）（pTA）形成氧化態(tài)（pTAox），然后基于點(diǎn)擊化學(xué)將多巴胺結(jié)合巰基適配體的親核巰基分子與pTAox的醌部分偶聯(lián)，實(shí)現(xiàn)CFE表面的界面功能化，提出了通用策略。提出的通用策略可以有效地將適配體接枝到玻碳電極上，并通過(guò)使用電活性6-（二茂鐵基）己硫醇作為氧化還原報(bào)告子來(lái)驗(yàn)證這一點(diǎn)。建立了用自制的適體傳感器測(cè)定多巴胺的電流法。適體傳感器測(cè)定多巴胺的線性范圍為0.2?20μM，靈敏度為0.09 nA/μM，檢測(cè)限為88 nM（S/N=3）。相關(guān)工作以“Universal Covalent Grafting Strategy of an Aptamer on a Carbon Fiber Microelectrode for Selective Determination of Dopamine In Vivo”為題發(fā)表在國(guó)際著名期刊Analytical Chemistry上。

研究要點(diǎn)

要點(diǎn)1.作者策略性地選擇單寧酸（TA）作為點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)的連接分子。一方面，TA是一種天然豐富且廉價(jià)的植物多酚，在生理pH下，通過(guò)聚合很容易被表面改性為聚（單寧酸）（pTA），但避免了聚多巴胺涂層的缺點(diǎn)，如高成本、堿性pH（pH 8.5）、配體定量干擾和光學(xué)性質(zhì)改變。另一方面，pTA能夠被進(jìn)一步氧化，形成具有豐富活性醌位點(diǎn)的pTAox，其中巰基分子攻擊苯環(huán)的α-碳原子形成C-S鍵，而pTAox被還原為pTA。

要點(diǎn)2.作者使用電活性6-（二茂鐵基）己硫醇（FHT）作為氧化還原報(bào)告子，驗(yàn)證了在玻碳電極上固定策略的可行性。以單胺類神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺為模型靶標(biāo)，通過(guò)循環(huán)伏安法和電化學(xué)阻抗譜對(duì)多巴胺結(jié)合巰基適體在CFE上的共價(jià)接枝過(guò)程（Apt-pTA/CFE）進(jìn)行了表征。此外，還研究了所制備的適體傳感器的靈敏度、選擇性和穩(wěn)定性。最后，通過(guò)電流法原位和實(shí)時(shí)探測(cè)活體大鼠紋狀體中的多巴胺動(dòng)力學(xué)。

這項(xiàng)工作表明，所提出的共價(jià)接枝固定化策略是有前景的，并可擴(kuò)展到其他神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)的體內(nèi)分析。

研究圖文

圖1.Apt-pTA/CFE設(shè)計(jì)和體內(nèi)測(cè)定多巴胺的示意圖。

圖2.GCE（黑色）、pTAox/GCE（紅色）、FHT（5分鐘）-pTA/GCE（藍(lán)色）和FHT（30分鐘）-pTA/GCE（綠色）在含有5 mM[Fe（CN）6]3?/4?（1:1）和0.1 M KCl的10 mM PB緩沖液（pH 7.40）中的典型伏安響應(yīng)（a）和奈奎斯特圖（b）。頻率范圍為0.1 Hz至100 kHz，振幅為25 mV。（c）GCE（黑色）、pTAox/GCE（紅色）、FHT（5分鐘）-pTA/GCE（藍(lán)色）和FHT（30分鐘）-pTA/GCE（綠色）在0.1 M HClO4中的伏安響應(yīng)。（d）FHT（30分鐘）-pTA/GCE在0.1 M HClO4中連續(xù)100次掃描的伏安響應(yīng)。掃描速率：100 mV s?1。

圖3.（a）CFE在1.0 mM TA水溶液中的典型伏安響應(yīng)。CFE（黑色）、pTAox/CFE（紅色）和Apt-pTA/CFE（藍(lán)色）在含有5 mM[Fe（CN）6]3?/4?（1:1）和0.1 M KCl的10 mM PB緩沖液（pH 7.40）中的典型伏安響應(yīng)（b）和奈奎斯特圖（c）。頻率范圍為0.01 Hz至100 kHz，振幅為5 mV。（d）CFE（黑色）、pTAox/CFE（紅色）和Apt-pTA/CFE（藍(lán)色）在含2 mM[Ru（NH3）6]3+的氮飽和10 mM PB緩沖液（pH 7.40）中的典型伏安響應(yīng)。掃描速率：50 mV s?1。

圖4.裸CFE（a）、pTAox/CFE（b）和Apt-pTA/CFE（c）在含有（實(shí)線）或不含有（虛線）20μM DA的aCSF溶液中的CV；掃描速率：10 mV s?1。

圖5.（a）Apt-pTA/CFE在將DA連續(xù)添加到aCSF中獲得的電流響應(yīng)，插圖：電流強(qiáng)度作為DA濃度的函數(shù)的圖。（b）Apt-pTA/CFE對(duì)連續(xù)添加DA、DOPAC、L-DOPA、UA、NE、EP、AA和DA的典型安培響應(yīng)。（c）Apt-pTA/CFE和（d）CFE對(duì)aCSF中指示物的電流響應(yīng)為5-25μM（AA為100-500μM）。歸一化電流%=I/I25μM DA×100%；電勢(shì)：+0.1 V vs Ag/AgCl。

圖6.Apt-pTA/CFE（a）和CFE（b）在（黑色）和（紅色）浸入含有10 mg mL?1 BSA的aCSF中1小時(shí)之前和之后對(duì)aCSF中DA的電流響應(yīng)。歸一化電流%=I/I25μM DA×100%。（c）體內(nèi)DA傳感的Apt-pTA/CFE的示意圖。（d）在局部注射70 mM KCl期間紋狀體中Apt-pTA/CFE的實(shí)時(shí)傳感。電位：0.1 V vs Ag/AgCl。