基于有序半导体纳米管阵列的高性能多巴胺电化学传感器

Small多巴胺(DA)是一种重要的神经递质,对中枢神经系统、激素系统、心血管系统和肾脏功能起着重要作用。人类一些重大疾病,如精神分裂症、帕金森氏症、老年痴呆症、艾滋病感染等的发生通常会伴随体内DA浓度的变化。因此,DA浓度的检测对于神经生理学研究、疾病诊断及相关药物的控制有着重要意义。由于生物体内的DA浓度极低(为nM量级),高灵敏检测是DA电化学传感器面临的一大难题。利用纳米结构构筑新型电化学传感器是提高传感器灵敏度的一条有效途径。在众多纳米结构中,一维纳米结构不但可以为电化学反应提供更多的反应位点,同时还可以为参与电化学反应的电荷传输提供“一维快速通道”,从而极大提高传感器的灵敏度。然而,如果一维纳米结构无序堆积在电极表面,其电荷传输“一维快速通道”的作用就不能很好地发挥出来。因此,如何将一维纳米结构有序组装在电极表面,是构筑基于一维纳米结构的高性能DA电化学传感器面临的关键问题。

中国科学院理化技术研究所师文生研究员课题组在导电基底上制备出有序排列的SnO2纳米颗粒修饰ZnO(SnO2@ZnO)纳米管阵列,并以此复合半导体纳米结构阵列作为电极构筑了高性能DA电化学传感器。在此SnO2@ZnO纳米管阵列电极中,管状形貌赋予电极巨大比表面积,从而可以使更多的目标分子到电极表面并参与电化学反应;与此同时,这种有序一维阵列结构使得参与电化学反应的电子可以沿“一维快速通道”被迅速输运至外电路;此外,SnO2的良好催化性能使得DA电化学氧化还原反应更容易发生。利用该传感器、并使用差分脉冲伏安法(DPV)法检测水溶液中的DA,检测灵敏度和检测限分别达1.94 × 10-6 A μM-1 cm-2 和17.7 nM。相关结果发表在Small