VIEW:检测多巴胺的生物传感器

多巴胺是一种重要的神经递质。不同浓度水平的多巴胺在中枢神经、肾、心血管和内分泌系统发挥着不同的作用。高水平的多巴胺会导致心率加快、心脏衰竭、药物成瘾。然而,低水平的多巴胺可能导致帕金森病。通过生物传感器快速、原位测量多巴胺的含量,从而明确其作用机制和生理功能十分重要。

滑铁卢大学化学系刘珏文教授和湖北师范大学刘细霞副教授对多巴胺生物传感器进行了全面的综述。主要包括基于酶、抗体和核酸适配体开发的生物传感器,以及分子印迹聚合物传感器和纳米材料增强传感器。本文综述了近年来检测多巴胺的生物传感器构建方法,特别是对其中的识别分子包括抗体、酶、核酸适配体和分子印迹材料等的识别机理、传感器设计和在实际样品中的应用情况进行了详细的讨论,并对未来的发展趋势进行展望。

核酸适配体生物传感器因适配体的可控构型变化、易合成、易修饰等优势,在多巴胺检测领域的应用发展十分迅速。1997年Mannironi及其合作者筛选出第一个识别多巴胺的RNA适配体。2009年,Walsh和其合作者通过荧光各向异性的方法发现该RNA适配体对应的DNA适配体同样可以识别多巴胺,而2017年Alvarez-Martos等采用电化学方法发现该DNA 适配体不能特异性识别多巴胺。2018年,Stojanović课题组筛选出一条新的识别多巴胺的DNA适配体。本课题组通过ITC的方法,测定该适配体与多巴胺的亲和力常数为1.9 μM。本文综述了各种基于适配体的检测方法。此外,基于分子印迹聚合物合成技术,新型纳米材料的发现,和各种酶的电化学传感器也有较好的应用前景。

研究者们相信,对多巴胺检测的最终目的是了解其生物化学和各种刺激下的生理作用。生物传感器,尤其是电化学传感器,有实现这一目标的潜力。随着实际样品检测过程中复杂的体内环境对特异性提出更高的要求,以及随着具有较高亲和力和特异性的适配体发现,基于核酸适配体开发传感器特别有开发潜力。此外,基于多巴胺、代谢物、类似物和干扰分子的核酸适配体开发微阵列传感器,对测定多巴胺和其代谢途径的相关分子是十分有实际应用价值的。相关论文发表在VIEW上(10.1002/VIW.20200102)。

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