Высокочувствительное и селективное обнаружение дофамина с помощью бора и серы.

Том 12 научных докладов, номер статьи: 9061 (2022) Цитировать эту статью

4563 Доступа

15 цитат

2 Альтметрика

Подробности о метриках

В этой работе мы сообщаем о синтезе квантовых точек графена, легированных бором и серой (BS-GQD), и его применимости в качестве зонда для измерения флуоресценции без метки для высокочувствительного и селективного обнаружения дофамина (DA). При добавлении DA интенсивность флуоресценции BS-GQD эффективно тушилась в широком диапазоне концентраций DA (0–340 мкМ) со сверхнизким пределом обнаружения 3,6 мкМ. Механизм тушения включал процесс фотоиндуцированного переноса электронов от BS-GQD к дофамин-хинону, образующемуся при окислении DA в щелочных условиях. Предложенный механизм восприятия был исследован с помощью детального изучения поглощения УФ-ВИД, стационарной флуоресцентной спектроскопии и флуоресцентной спектроскопии с временным разрешением. Установлена ​​высокая селективность флуоресцентного сенсора по отношению к ДА. Наше исследование открывает возможность создания недорогого биосенсора, который будет пригоден для обнаружения ДА в реальных образцах.

Дофамин (ДА) – это хорошо известный катехоламин, который действует как нейромедиатор в мозге и нервной системе. Установлено, что он участвует во многих биологических процессах внутри человеческого организма, непосредственно связанных с эмоциями, восприятием и т. д. Аномальная концентрация ДА в биологических жидкостях напрямую связана с выявлением ряда заболеваний, таких как шизофрения, анорексия и болезнь Паркинсона1,2. Поскольку большинство этих заболеваний невозможно полностью вылечить, лекарства могут значительно улучшить прогноз, а побочные эффекты, если таковые имеются, можно обнаружить на ранней стадии. В связи с этим крайне желательно иметь как чувствительные, так и избирательные возможности обнаружения для измерения уровней DA в организме человека для выявления таких заболеваний, а также для наблюдения за пациентами, у которых уже диагностированы такие состояния.

Это вызвало значительный интерес и исследования, направленные на разработку аналитических методов и анализов для чувствительного обнаружения DA. Для измерения уровней концентрации ДА применяются методы электрохимии3,4,5,6, высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ)7,8, колориметрии9,10,11, капиллярного электрофореза12 и флуоресцентной спектроскопии13,14,15,16,17,18. условно. Несмотря на значительный прогресс в определении уровней DA, эти методы все еще имеют ограничения. Основными ограничениями таких методов, как электрохимия, колориметрия и капиллярный электрофорез, являются низкая чувствительность, селективность, громоздкость, помехи от других биомолекул и т. д., что ограничивает разработку высокоэффективных датчиков DA. Эти ограничения еще больше усилили интерес к стратегиям измерения на основе флуоресценции из-за простоты, высокой чувствительности и эффективности по сравнению с другими стратегиями.

В последние годы многие флуоресцентные хемосенсоры, особенно квантовые точки и наночастицы, эффективно использовались для чувствительного обнаружения DA19,20,21,22,23. В последнее время графеновые квантовые точки (GQD), нульмерный материал, становятся очень популярными в области флуоресцентного зондирования, особенно из-за высокой фотостабильности к фотообесцвечиванию, биосовместимости и низкой токсичности24. Эти уникальные фотофизические свойства GQD делают их потенциальным флуоресцентным зондом. Ранее GQD синтезировались с использованием подходов «сверху вниз» или «снизу вверх», как и другие наноматериалы25. При нисходящем подходе в качестве исходных материалов можно использовать дешевые углеродные материалы, такие как углеродные нанотрубки, графен, фуллерены и т. д.26,27,28,29. Но к недостаткам30 относятся обширная процедура синтеза, отсутствие контроля над параметрами эксперимента, низкий выход, широкое распределение по размерам и т. д. Подход «снизу вверх» использует более мелкие молекулы в качестве исходных материалов31,32, обеспечивая более контролируемую стратегию с большим контролем над оптическими свойствами, высоким выходом и хорошей карбонизацией по сравнению с подходом «сверху вниз»33.