雙納米孔生物傳感器用于檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)外多巴胺！
發(fā)布時(shí)間：2024-07-24
作者：江蘇瑞明生物科技有限公司
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內(nèi)容概要：
多巴胺、乙酰膽堿、腎上腺素、去甲腎上腺素等神經(jīng)遞質(zhì)在神經(jīng)溝通中起著至關(guān)重要的作用，與各種神經(jīng)退行性疾病密切相關(guān)。能夠?qū)蝹€(gè)活細(xì)胞水平的神經(jīng)遞質(zhì)進(jìn)行時(shí)空分辨監(jiān)測(cè)的技術(shù)對(duì)于研究神經(jīng)遞質(zhì)相關(guān)的生物學(xué)過(guò)程和疾病至關(guān)重要。湖南大學(xué)唐昊教授課題組報(bào)道了一種利用DNA適配體探針與多巴胺（DA）特異性相互作用的雙納米孔生物傳感器，能夠檢測(cè)單個(gè)嗜鉻細(xì)胞瘤（PC12）細(xì)胞中的細(xì)胞內(nèi)DA和DA外流（細(xì)胞外DA）。該傳感器允許在10分鐘內(nèi)快速檢測(cè)DA，檢測(cè)限為0.4nM。相關(guān)工作以“Development of Dual-Nanopore Biosensors for Detection of Intracellular Dopamine and Dopamine Efflux from Single PC12 Cell”為題發(fā)表在國(guó)際著名期刊Analytical Chemistry上。要點(diǎn)1. 作者選擇了一種與多巴胺（DA）特異性結(jié)合的DNA適配體，將其修飾到納米孔表面。將巰基修飾的DNA適體組裝到沉積有金膜的納米孔上。DNA適配體和帶正電荷的DA分子之間的相互作用將誘導(dǎo)負(fù)表面電荷的部分中和。納米孔中的離子電流與其表面電荷密切相關(guān)，離子電流整流（ICR）發(fā)生在不對(duì)稱(chēng)的納米孔結(jié)構(gòu)中，以產(chǎn)生電位依賴(lài)的離子通量。要點(diǎn)2. 具有雙納米孔配置的吸管內(nèi)電路的能力，對(duì)于實(shí)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外多巴胺檢測(cè)至關(guān)重要。多巴胺靶的濃度可以與所測(cè)量的離子電流幅度降低相關(guān)。要點(diǎn)3. 該傳感器允許在10分鐘內(nèi)快速檢測(cè)DA，檢測(cè)限為0.4 nM。雙納米孔生物傳感器能夠監(jiān)測(cè)不同刺激下單細(xì)胞多巴胺濃度的變化。該所開(kāi)發(fā)的雙納米孔生物傳感器代表了在單細(xì)胞水平上對(duì)神經(jīng)元行為進(jìn)行時(shí)間依賴(lài)性監(jiān)測(cè)的一種新策略，并有可能擴(kuò)展到用于單細(xì)胞分析的其他平臺(tái)。圖1.（A）雙納米孔結(jié)構(gòu)的典型SEM。（B）用填充1×PBS在雙納米孔內(nèi)表面不同改性后，雙納米孔I-V曲線(xiàn)的ICR響應(yīng)。（C）雙納米孔生物傳感器對(duì)不同多巴胺濃度（0、1 nM、5 nM、10 nM、50 nM、100 nM、1 μM、10 μM和100 μM）的響應(yīng)I-V曲線(xiàn)。（D）1 μM多巴胺和10 μM不同干擾物的雙納米孔生物傳感器的選擇性研究。圖2. PC12和HeLa細(xì)胞系中納米孔生物傳感器對(duì)（A）無(wú)或L-DOPA刺激（B）的單細(xì)胞多巴胺時(shí)間依賴(lài)性電流響應(yīng)。（C）通過(guò)納米孔生物傳感器在沒(méi)有或有L-DOPA刺激的PC12和HeLa細(xì)胞系中測(cè)定的相對(duì)單細(xì)胞多巴胺水平。（D）通過(guò)商業(yè)ELISA試劑盒估計(jì)PC12和HeLa細(xì)胞系中的相對(duì)多巴胺水平，使用細(xì)胞裂解液樣品進(jìn)行無(wú)或有L-DOPA刺激。通過(guò)除以常數(shù)（初始電流值）將依賴(lài)于時(shí)間的離子電流響應(yīng)歸一化為基線(xiàn)值1.0。圖3.（A）在常氧或缺氧條件下連續(xù)監(jiān)測(cè)單個(gè)PC12和HeLa細(xì)胞的多巴胺流出。（B）PC12和HeLa細(xì)胞在常氧或缺氧條件下的相對(duì)多巴胺流出量。通過(guò)除以常數(shù)（初始電流值）將依賴(lài)于時(shí)間的離子電流響應(yīng)歸一化為基線(xiàn)值1.0。Development of Dual-Nanopore Biosensors for Detection of Intracellular Dopamine and Dopamine Efflux from Single PC12 Cell
Tao Zhao, Jing-Wen Wang, Hong-Shuai Zhang, Xin Zheng, Yi-Ping Chen, Hao Tang,* Jian-Hui JiangDOI: 10.1021/acs.analchem.2c04050
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