電化學傳感器提供的大腦科學化學信息對于理解生理和病理過程中的大腦化學至關(guān)重要。一個主要的挑戰(zhàn)是體內(nèi)電化學傳感器的選擇性。

西安交通大學張東東開發(fā)了一種在碳纖維微電極（CFE）上進行適配體共價接枝的通用策略，用于體內(nèi)多巴胺的選擇性測定。通過氧化聚（單寧酸）（pTA）形成氧化態(tài)（pTAox），然后基于點擊化學將多巴胺結(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，并通過使用電活性6-（二茂鐵基）己硫醇作為氧化還原報告子來驗證這一點。建立了用自制的適體傳感器測定多巴胺的電流法。適體傳感器測定多巴胺的線性范圍為0.2?20μM，靈敏度為0.09 nA/μM，檢測限為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)表在國際著名期刊Analytical Chemistry上。

研究要點

要點1.作者策略性地選擇單寧酸（TA）作為點擊化學反應的連接分子。一方面，TA是一種天然豐富且廉價的植物多酚，在生理pH下，通過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，如高成本、堿性pH（pH 8.5）、配體定量干擾和光學性質(zhì)改變。另一方面，pTA能夠被進一步氧化，形成具有豐富活性醌位點的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2.作者使用電活性6-（二茂鐵基）己硫醇（FHT）作為氧化還原報告子，驗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，通過循環(huán)伏安法和電化學阻抗譜對多巴胺結(jié)合巰基適體在CFE上的共價接枝過程（Apt-pTA/CFE）進行了表征。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，通過電流法原位和實時探測活體大鼠紋狀體中的多巴胺動力學。

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

研究圖文

圖1.Apt-pTA/CFE設計和體內(nèi)測定多巴胺的示意圖。

圖2.GCE（黑色）、pTAox/GCE（紅色）、FHT（5分鐘）-pTA/GCE（藍色）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（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（藍色）和FHT（30分鐘）-pTA/GCE（綠色）在0.1 M HClO4中的伏安響應。（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。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。CFE（黑色）、pTAox/CFE（紅色）和Apt-pTA/CFE（藍色）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（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。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，插圖：電流強度作為DA濃度的函數(shù)的圖。（b）Apt-pTA/CFE對連續(xù)添加DA、DOPAC、L-DOPA、UA、NE、EP、AA和DA的典型安培響應。（c）Apt-pTA/CFE和（d）CFE對aCSF中指示物的電流響應為5-25μM（AA為100-500μM）。歸一化電流%=I/I25μM DA×100%；電勢：+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小時之前和之后對aCSF中DA的電流響應。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的實時傳感。電位：0.1 V vs Ag/AgCl。