Talanta：基于双功能单体的球形磁性模板表面印迹技术用于生物体液中左旋多巴的选择性检测

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英文标题：Surface imprinting by using bi-functional monomers on spherical template magnetite for selective detection of levodopa in biological fluids

原文链接DOI：10.1016/j.talanta.2022.124136

成果简介

帕金森病作为全球第二大神经退行性疾病，影响超过千万患者。左旋多巴（Levodopa）是该病症的关键治疗药物，能穿透血脑屏障转化为多巴胺缓解症状。然而长期服用易引发低血压、恶心等副作用，因此迫切需要开发一种快速精准的血药浓度监测方法。现有高效液相色谱等技术设备昂贵、操作复杂，难以满足临床实时监测需求。相比之下，电化学传感器的快速响应、高灵敏度、操作简便和相对较低的成本，大大提高了实用性。

本文突破性提出双功能单体与球形磁性载体协同策略，通过水热法合成均一的球形磁性纳米颗粒，比表面积达9.94 m²/g，载体表面粗糙度显著提升，为后续印迹层提供充足的结合位点。通过采用多巴胺和间二苯酚作为双功能单体，左旋多巴作为模板分子，将左旋多巴分子的印迹层生长在球形磁铁表面上，通过氢键以及π-π作用协同结合左旋多巴模板分子，从而增强传感器的特异性识别。采用磁性载体使电荷转移电阻降至1.1 kΩ，比传统的MIP降低了98%。在最佳的实验条件下，氧化峰电流强度达66.01 μA，检测限低至10 nM，线性范围达到0.5-1000 μM，通过检测药片、血清、血浆等复杂基质中的左旋多巴，回收率稳定在93-107%，证明了传感器的实用性，这表明该传感平台适合在实际的生物体液和医学场景中监测左旋多巴，为帕金森精准用药提供了新的工具。

研究亮点

双功能单体协同增效：多巴胺提供氨基和羟基，间苯二酚增强亲水性，二者通过氢键与π-π作用协同结合左旋多巴；后续对比实验证明了双单体传感器响应电流达66.01μA，比单多巴胺和单间苯二酚体系分别高2.35倍和7.89倍。
球形磁性载体加速识别：采用水热法制备均一球形载体，磁性载体增大比表面积的同时又利用了磁电协同效应，降低了电荷转移电阻，提升了电子传输速率。
实际应用性能卓越：宽的线性范围（0.5-1000μM）；检出限低至10nM；在100倍浓度尿酸、葡萄糖等物质干扰下信号偏差<5%；在药片、血清及血浆实际样本中回收率达93-107%，与UV法误差<1.4%。

图文解析

图 1. SMMIP@MCPE传感器的构建示意图。

图 2. 在不同放大倍数下，磁性微球MS（a-e）、印迹磁性微球SMMIP（f-j）和非印迹磁性微球SMNIP（k-o）的FESEM图像。（p-t）SMMIP的元素映射图和EDS图。

图 3. SMMIP（a，b）和SMNIP（c，d）的3D（左）和2D（右）AFM图像。可以看出SMMIP表面上出现离散的深孔，而SMNIP具有相对致密的表面。

图 4.（a）不同修饰电极在含0.1 mol L^-1左旋多巴的0.1 mol L^-1磷酸盐缓冲溶液（pH = 7）中的CV图。（b）不同修饰电极在0.1 mol L⁻¹ KCl和5 mmol L⁻¹ [Fe(CN)₆]^3‒/4‒的EIS图。

图 5. 实验条件优化。（a）左旋多巴浓度；（b）间苯二酚浓度；（c）多巴胺浓度；（d）载体重量；（e）电聚合循环伏安圈数；（f）扫描速率；（g）缓冲溶液种类；（h-i）在不同pH值下的CV图和柱状图；（j）峰电位与pH的线性关系图；（k-l）吸附时间。

图 6. （a）以不同的扫描速率在含左旋多巴（0.1 mol L ^-1）的0.1 mol L ^-1磷酸盐缓冲液（pH = 7）中的CV图。（b）阳极峰电流与扫速的线性关系。（c）峰电位与扫描速率对数之间的线性关系。（d）SMMIP@MCPE上左旋多巴的氧化机制。

图 7.（a）在不同浓度的左旋多巴中孵育后的SWV图。（b）SMMIP@MCPE与SMNIP@MCPE校准曲线对比。（c）连续三次检测验证SMMIP的重复性。（d）利用三个独立制备的电极验证重现性。（e）在4 ℃下储存30天测量稳定性。

图 8. 评估传感器的抗干扰性和选择性。（a）SMNIP@MCPE分别与10 μmol L⁻¹左旋多巴及其干扰物孵育并与NIP传感器进行比较。（b）某些常见干扰物通过SWV法测定10 μmol L ^-1左旋多巴的影响（c）在存在100倍干扰物下对左旋多巴的SWV响应。（d）SMMIP@MCPE对左旋多巴和尿酸的SWV曲线。