【摘 要】
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多巴胺（Dopamine,DA）是一种在维持中枢神经、心血管和激素系统的功能活动中起着至关重要的作用的生物信号分子,其异常浓度与帕金森病、精神分裂症和图雷特综合征等重大疾病的发生密切相关。对生物样品中的DA进行精确的测量,尤其是对神经细胞释放的DA进行实时监测在理解相关疾病发生过程和药物筛选等方面都具有重要意义。已报道的检测方法中,电化学方法可以实时对细胞的生理活动进行非破坏性监测,且响应快、操作
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多巴胺（Dopamine,DA）是一种在维持中枢神经、心血管和激素系统的功能活动中起着至关重要的作用的生物信号分子,其异常浓度与帕金森病、精神分裂症和图雷特综合征等重大疾病的发生密切相关。对生物样品中的DA进行精确的测量,尤其是对神经细胞释放的DA进行实时监测在理解相关疾病发生过程和药物筛选等方面都具有重要意义。已报道的检测方法中,电化学方法可以实时对细胞的生理活动进行非破坏性监测,且响应快、操作简单、成本低。然而,定性定量检测生理环境中的DA仍面临着许多挑战,如干扰物众多、DA浓度变化细微、氧化电位与多种生物活性小分子重叠等。因此,设计合成对DA具有高催化活性的电极材料并构建高灵敏度、低检测限、高特异性和宽线性范围的电化学传感器对相关疾病的研究和对发展传感中的电催化机制有重要意义。在众多应用于DA检测的电极材料中,碳纳米材料具有良好的导电导热性、高比表面积以及稳定的化学性质等特质;核酸适配体对目标分子有极高的选择性,同时有稳定性良好,生物相容性高等优点;过渡金属材料因其外层电子结构拥有高电催化活性。这三种材料均有利于进一步提高电化学传感器的分析性能。因此,本论文从纳米结构出发,利用碳纳米材料分别与核酸适配体、过渡金属材料复合,构建高特异性、高灵敏度、低检测限且适用于活细胞实时监测的DA电化学传感器,进而对药物作用下细胞合成释放DA的差异进行评估,并研究所制备的纳米复合材料的催化放大机制。主要研究内容和结果如下:1.空心碳球连接核酸适配体嵌入亚甲基蓝复合材料（HCS-APT/MB）的DA电化学传感器构建及其增强对DA的氧化催化作用研究本研究采用模板法合成空心碳球（Hollow carbon sphere,HCS）,并将HCS与核酸适配体（Aptamer,APT）相连接,最后嵌入亚甲基蓝（Methylene blue,MB）,构建成HCS-APT/MB传感器,将其应用于检测从帕金森病模型细胞（人神经母细胞瘤细胞,SH-SY5Y）释放的DA。基于HCS-APT/MB的电化学传感器对DA的检测限低(0.067μmol L-1)、灵敏度高(1.461μA(μmol L-1 cm~2)-1)、线性范围宽(0.2～700μmol L-1),且拥有良好的选择性和稳定性。研究发现,MB嵌入APT中可以通过π-π相互作用提供两个位点吸附两个DA,而非仅在APT的相同位点上吸附一个,从而使检测灵敏度倍增。此外,该传感器在监测细胞释放DA的应用中,清楚地观察到神经毒性药物1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶对SH-SY5Y细胞中DA合成释放的影响。2.碳包覆二氧化钼复合物的丝网印刷电极（MoO2@C/SPE）传感器构建及其对DA的传感行为研究本研究通过在惰性气氛下将碳源溶剂包覆的三氧化钼前驱体高温退火,以获得碳包覆MoO2纳米片的MoO2@C复合材料。为了对比研究,在相同条件下合成片层堆叠的MoO2块;并进一步将MoO2@C复合材料中的MoO2刻蚀,获得单独的碳包覆壳。MoO2@C复合材料被修饰于丝网印刷电极上,构建为细胞可以直接生长的MoO2@C/SPE柔性传感器,从而实现SH-SY5Y细胞受药物作用下释放DA的实时原位检测。相比单独的MoO2和C,MoO2@C复合材料对DA拥有更高的循环伏安电流响应,这归因于MoO2和C的协同作用使反应活性面积增大,并提高了电子转移能力,因此有效地催化DA的电化学氧化行为,从而实现了MoO2@C/SPE的检测限低(0.087μmol L-1)、灵敏度高(0.6535μA(μmol L-1 cm~2)-1)、线性范围宽(0.5～432.5μmol L-1),拥有良好的选择性和稳定性等特点,进而成功用于监测在胆固醇作用下直接生长于SPE上的正常及病理状态SH-SY5Y细胞中DA的释放。
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