传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
多巴胺(dopamine, DA);干扰物:抗坏血酸(ascorbic acid, AA);样品基质:0.05 mol/L H2SO4 电解液,文中讨论生物流体/血清等含 AA 基质。
检测原理
传感器基于静电层层自组装构建:阳离子 DS01 与阴离子 NiTsPc 在 ITO 表面交替沉积形成 ITO/(DS01/NiTsPc)3 多层膜。NiTsPc 中的镍中心可发生 Ni(II)/Ni(III) 氧化还原反应,并在相邻氧化还原中心与 ITO 之间形成电子跳跃通道。当 DA 扩散至膜表面时,在约 +0.64 V 处被氧化,氧化电子经 NiTsPc 氧化还原中心传递到 ITO 电极,产生与 DA 浓度成正比的循环伏安氧化峰电流。DS01 的阳离子结构改变膜界面性质,使 AA 不产生可检测氧化信号,从而在 AA 存在下选择性检测 DA。
检测灵敏度
LOD: 1.665 × 10^-6 mol L^-1;线性范围: 0–1.96 × 10^-5 mol L^-1;灵敏度斜率: (1.40 ± 0.04) × 10^5 µA L mol^-1;r = 0.997
效应效果
该膜在连续循环伏安扫描后仍保持相同氧化还原电流,表明结构稳定;检测高浓度 DA 后在不含 DA 的电解液中不再出现 +0.64 V 氧化峰,说明 DA 未永久结合于活性位点。在 DA 与 AA 比例为 1:1、1:2、1:3 时,伏安曲线与单独 DA 相同,仅出现 +0.64 V 单峰且电流水平一致;单独添加 AA(1.235×10^-5 至 20.000×10^-5 mol/L)时电流无变化,显示对 AA 无响应。文中未报告 RSD 和实际样品加标回收率。作者认为其检测限约 10^-6 mol/L,低于此前约 10^-5 mol/L 的类似传感器,具有生物医学和制药应用价值。
传感器的构成
- 基底/换能器电极:ITO(indium tin oxide)玻璃板,导电透明基底,作为工作电极
- 识别/选择性元件:DS01(dermaseptin 01)阳离子抗菌肽,pH 5.6 下带正电,与 NiTsPc 静电结合并赋予 DA 选择性
- 电子传导/氧化还原层:NiTsPc(nickel tetrasulfonated phthalocyanine)四磺化酞菁镍,带负电,提供 Ni(II)/Ni(III) 氧化还原中心和电子跳跃通道
- 多层膜结构:ITO/(DS01/NiTsPc)3,三层双分子层,通过 LbL 静电自组装形成稳定纳米结构膜
- 电解液/介质:0.05 mol/L H2SO4 溶液,提供质子环境和离子导电
- 参比/辅助电极:SCE(Hg/HgCl/KCl sat.)参比电极和铂箔辅助电极,用于三电极电化学测量
- 信号读出:Autolab PGSTAT 30 电化学工作站,循环伏安法读取 DA 氧化峰电流
中文摘要
本文采用层层自组装(LbL)技术,将来源于青蛙皮肤分泌物的阳离子抗菌肽 dermaseptin 01(DS01)与四磺化酞菁镍(NiTsPc)交替沉积在氧化铟锡(ITO)玻璃上,构建 ITO/(DS01/NiTsPc)3 纳米结构多层膜。该膜被用作电化学生物传感器,用于检测与阿尔茨海默病、帕金森病等相关的神经递质多巴胺(DA)。在 0.05 mol/L H2SO4 电解液中,DA 在约 +0.64 V 处发生氧化,氧化峰电流随 DA 浓度增加而线性增大,检测限约为 10^-6 mol/L 量级。DS01 的引入使膜在存在生物流体中常见干扰物抗坏血酸(AA)时仍对 DA 表现出选择性。该工作首次报道抗菌肽与 NiTsPc 的 LbL 膜对 DA 氧化具有电分析活性,表明其具有生物医学和制药领域应用潜力。
英文摘要
The antimicrobial peptide dermaseptin 01 (DS 01), from the skin secretion of Phyllomedusa hypochondrialis frogs, was immobilized in nanostructured layered films in conjunction with nickel tetrasulfonated phthalocyanines (NiTsPc), widely used in electronic devices, using layer-by-layer technique. The films were used as a biosensor to detect the presence of dopamine (DA), a neurotransmitter associated with diseases such as Alzheimer's and Parkinson's, with detection limits in the order of 10(-6) mol L(-1). The use of DS 01 in LbL film generated selectivity in the detection of DA despite the presence of ascorbic acid found in biological fluids. This work is the first to report that the antimicrobial peptide and NiTsPc LbL film exhibits electroanalytical activity to DA oxidation. The selectivity in the detection of DA is a fundamental aspect for the development of electrochemical sensors with potential applications in the biomedical and pharmaceutical industries.