RNA适配体修饰镀金碳纤维微电极实现高选择性多巴胺传感新突破

《Bioelectrochemistry》：RNA aptamer-modified gold-plated carbon Fiber microelectrodes for selective dopamine sensing

本文报道了一种基于RNA适配体/半胱胺修饰的镀金碳纤维微电极(AuCFE)用于特异性检测多巴胺的新方法。研究人员通过电沉积金层构建微型化适配体传感器，在人工脑脊液中实现60 nM检测限，灵敏度较宏电极提升90倍至9.75 μA μM?1cm?2，并在0.05 V电位下有效区分多巴胺与肾上腺素、去甲肾上腺素等结构类似物。该研究为神经化学分析提供了高选择性微传感平台。

　　

在大脑的复杂化学环境中，精准捕捉特定神经递质的动态变化一直是神经科学研究的重大挑战。多巴胺作为关键神经递质，其浓度波动与帕金森病、精神分裂症等神经退行性疾病密切相关。然而，现有碳纤维微电极(CFE)在实现高选择性检测时面临严峻考验——肾上腺素、去甲肾上腺素等结构类似物因氧化电位重叠产生严重干扰，且电极表面易被氧化产物污染导致信号衰减。

为突破这一瓶颈，奥胡斯大学研究团队在《Bioelectrochemistry》发表创新成果，将RNA适配体传感技术成功移植到微电极尺度。研究人员采用电沉积法在碳纤维表面构建金镀层(AuCFE)，通过硫醇化学固定半胱胺和RNA适配体，形成可特异性识别多巴胺的微型化传感界面。该设计巧妙利用适配体与半胱胺的协同作用：半胱胺氨基正电荷通过静电作用"隐藏"适配体糖磷酸骨架，既保护RNA免于降解，又增强界面稳定性。

关键技术方法包括：碳纤维微电极的制备与金电沉积（1500次电位循环）、RNA适配体/半胱胺自组装膜修饰、循环伏安法（扫描速率1 V s^?1）检测分析，所有实验均在标准三电极体系中采用人工脑脊液作为生理模拟环境。

3.1 适配体修饰金盘电极的多巴胺检测

RNA/半胱胺/Au电极在+185 mV处对多巴胺呈现线性响应（0.1-2 μM），灵敏度达108 nA μM^?1cm^?2，检测限100 nM。肾上腺素在2 μM以下几乎无响应，证实适配体对多巴胺的特异性识别。

3.2 CFE镀金与多巴胺电化学

金镀层使多巴胺氧化电位显著负移（-390 mV），较裸CFE降低250 mV。扫描速率0.5-5 V s^?1范围内，多巴胺与肾上腺素氧化半波电位持续保持70-90 mV差异，为选择性检测奠定基础。

3.3 RNA适配体修饰AuCFE的电化学检测

微型化传感器在0.05 V电位下展现卓越选择性：对1 μM多巴胺的响应强度是2 μM肾上腺素的2.9倍，且去甲肾上腺素、L-DOPA、DOPAC、尿酸和抗坏血酸均未产生明显干扰。灵敏度达4.62 μA μM^?1cm^?2，在人工脑脊液中检测限为60 nM。

研究结论表明，该微电极传感器通过适配体特异性结合与微电极快速传质特性，成功实现多巴胺的高选择性检测。虽然血清等复杂基质中仍存在生物污染问题，但该工作为发展植入式神经化学传感器提供了新思路，特别是对帕金森病患者脑脊液中低于7 nM的多巴胺监测具有重要应用前景。