[发明专利]改性CFME、多巴胺传感器以及体外检测多巴胺的方法

说明书

本发明属于多巴胺传感器技术领域，具体涉及一种改性CFME、多巴胺传感器以及体外检测多巴胺的方法。该改性CFME的制备方法为：通过溅射在预处理后的碳纤维表面修饰金纳粒子，获得AuNPs/CF；利用电沉积法在AuNPs/CF电极表面生长金纳米珊瑚，获得AuNCs/CF；然后利用基于蛋清的EWCDs修饰AuNCs/CF，获得改性CFME。以此开发的多巴胺传感器对DA的实时跟踪表现出高选择性和高灵敏度，在0.001‑20μM范围内具有良好的线性关系，检测限为0.765nM。本发明提供的多巴胺传感器可以脑植入，并且通过病理生理模型的验证，该传感器能够可靠地跟踪活体大脑中DA的复杂动态变化。

技术领域

本发明属于多巴胺传感器技术领域，具体涉及一种改性CFME、多巴胺传感器以及体外检测多巴胺的方法。

背景技术

神经递质是维持大脑活动和功能稳态的重要分子，其在大脑中的相对和基础水平与特定疾病状态直接相关。多巴胺(DA)是一种内源性含氮有机物质，是酪氨酸代谢为二羟基苯丙氨酸的中间产物。作为中枢神经系统(CNS)和外周神经递质中的主要神经递质之一，它在人类中枢神经系统中发挥着重要作用，调节各种生理功能，包括运动、认知、记忆、学习和奖励。DA水平异常与成瘾、药物滥用、帕金森病、精神分裂症等神经系统疾病的发生密切相关。因此，在体内原位获得多巴胺的化学信息对于了解DA在大脑功能中的分子机制至关重要。

基于微电极的电化学平台，特别是碳纤维微电极(CFME)，具有优异的时空分辨率。其直径只有几微米，对大脑神经组织的损伤较小，已成为体内神经化学物质检测的主要方法。尽管有许多电化学传感器已被报道用于DA检测，但有两个主要挑战阻碍了DA电化学传感器在体内的应用。一方面，DA的氧化还原过程受到大脑中共存的电活性物质的严重干扰，如抗坏血酸(AA)和尿酸(UA)，它们在裸电极上具有高度相似的氧化电位。另一方面，DA的含量低至纳摩尔水平，比实际大脑中电活性干扰物的含量低2-4个数量级。

为了解决这些问题，本领域技术人员开发了快速扫描循环伏安法(FSCV)、电极化学修饰和电化学微晶体管器件，以提高DA活体检测的选择性和灵敏度。如Wightman等人开创的FSCV被用于高时间分辨率的DA检测。然而，这种方法需要底物氧化来收集信号，因此无法有效地将DA与其他结构相似的神经递质区分开来。此外，本领域技术人员还开发了一种快速扫描电位门控有机电化学晶体管(OECT)，用于灵敏地检测DA。遗憾的是，OECT材料目前仍存在一系列问题，限制了其广泛应用。相比之下，在电极表面使用聚合物或分子识别配体的化学修饰策略似乎更有潜力。然而，如何在确保高灵敏度和选择性的基础上修饰电极以满足体内DA检测所需的防污性、生物相容性和长期稳定性，仍然是一项具有挑战性的工作。

生物质衍生碳点(BDCDs)得益于其大表面积、光学性质、优异的导电性和高化学稳定性，目前越来越受到人们的关注，并已应用于生物成像、传感器、药物载体等领域。与其他电极修饰材料相比，BDCD表现出优异的导电性、高生物相容性和亲水性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种用于检测脑和细胞中多巴胺的改性CFME(EWCDs@Nafion/AuNCs/CFME)，本发明用带负电的生物相容性材料修饰微电极，制得的改性微电极具有高灵敏度、高选择性和生物相容性，为细胞以及活体大脑中多巴胺的实时原位检测提供了技术支持。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

用于检测脑和细胞中多巴胺的改性CFME，所述改性CFME的制备方法为：通过溅射在预处理后的碳纤维表面修饰金纳粒子，获得AuNPs/CF；利用电沉积法在所述AuNPs/CF电极表面生长金纳米珊瑚，获得AuNCs/CF；然后利用基于蛋清的EWCDs修饰所述AuNCs/CF，制得所述改性CFME。