5—羟色胺和多巴胺电化学及电化学发光适配体传感器研究

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神经递质(NT)是神经元之间或神经元与效应器细胞如肌肉细胞、腺体细胞等之间传递信息的化学物质。神经递质参与神经元之间的神经传递,影响心理和生理功能。它们在大脑发育、学习、记忆、情绪、睡眠、意识、血压和心率中发挥着至关重要的作用。5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)和多巴胺(dopamine,DA)是参与人类神经、血液和免疫系统的重要单胺类神经递质。5-羟色胺和多巴胺浓度的升高或降低与抑郁症、帕金森病等、胃肠道等疾病有关。建立简单、高灵敏、高选择性的5-羟色胺及多巴胺含量的测定方法具有重要意义。电化学适配体传感分析方法检测神经递质的研究近年来得到人们的关注。进一步发展高灵敏度、高选择性检测神经递质的分析方法,拓展其应用范围,是分析化学的一个研究方向。本论文以“5-羟色胺和多巴胺电化学及电化学发光适配体传感器研究”为题,以5-羟色胺和多巴胺为分析对象,以适配体为分子识别物质,结合电化学和电化学发光分析法,制备了两种新型的电化学及电化学发光适配体传感器,建立了检测5-羟色胺和多巴胺的电化学和电化学发光分析新方法。主要研究内容如下:1.5-羟色胺是一种重要的神经递质,对于人体的多项活动以及情绪都具有非常重要的调节作用。选择高亲和力的5-羟色胺适配体(适配体-5-羟色胺的解离常数Kd=30 nmol/L)为分子识别物质,利用金硫键将其自组装于金电极表面,制备了电化学适配体传感器。目标物质5-羟色胺与电极表面修饰的适配体特异性结合,将5-羟色胺捕获在电极表面,直接电化学测定5-羟色胺的氧化电流,进行5-羟色胺的高选择性检测。考察了两种不同长度适配体链和两种检测模式对5-羟色胺检测的影响。结果表明,利用长链的适配体为分子识别物质(5’HS-CTCTCGGGACGACTGGT AGGCAGATAGGGGAAGCTGATTCGATGCGTGGGTCGTCCC-3’),通过一步法直接检测5-羟色胺的电化学信号,其氧化电流与5-羟色胺浓度在1~100μmol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为0.3μmol/L。本工作结合适配体识别和5-羟色胺直接氧化的电化学分析方法,实现5-羟色胺的高选择性测定,并且可进行稀释后人工脑脊液中5-羟色胺的检测。本工作为神经递质的分析检测提供了一种选择性好、简单易行的思路。2.多巴胺是大脑中含量最丰富的儿茶酚胺类神经递质,可以调控中枢神经系统的多种生理功能。将DA适配体分裂成2条ss-DNA(S1和S2)作为分子识别物质,二茂铁Fc标记的与S1部分互补的ss-DNA(CS1)作为猝灭探针。将Nafion、金纳米粒子(Au NPs)和Ru(bpy)32+的混合物滴至玻碳电极(GCE)上制备了电化学发光(ECL)平台。S1与Fc-CS1杂交后获得的ds-DNA自组装到ECL平台上,构建ECL适配体传感器(ds-DNA/Ru(bpy)32+/Au NPs/Nafion/GCE)。基于二茂铁对Ru(bpy)32+和三丙胺(TPA)电化学发光的猝灭作用,该传感器在TPA溶液中产生较弱的ECL信号。在多巴胺的存在下,形成S1-S2-DA复合物,Fc-CS1从电极表面释放出来,导致ECL强度增加。电化学发光强度的增加值和DA浓度在1.0×10-9 mol/L~5×10-8 mol/L范围内呈良好的线性关系,检出限为0.32 nmol/L。该传感器可进一步应用于稀释血清中的多巴胺的测定,回收率为87%~106%。本研究提出的目标诱导构象变化和ECL分裂式适配体传感方法,具有较高的灵敏度和选择性,可进一步应用于其他神经递质的测定和生物医学研究。
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