一种多巴胺检测方法、检测电极及制备方法、电化学传感器技术

根据多巴胺分子的特点，多巴胺分子同时具有邻二酚羟基和脂肪伯胺两种特征基团，本发明专利技术设计两种功能分子分别特定性的识别多巴胺上的邻二酚羟基和脂肪伯胺基团，可显著地提高多巴胺电化学传感器的选择性。发明专利技术一种基于双分子识别的多巴胺电化学传感技术，打破传统的无或单一识别策略，无疑是多巴胺传感器设计重的突破；并且该双分子识别可于一个液滴内完成，大大降低了所需多巴胺样品的容量，可以实现微量体积内多巴胺的高灵敏检测，具有相当重要的现实意义和应用前景。

A detection method, detection electrode, preparation method and electrochemical sensor for dopamine

According to the characteristics of dopamine molecule, dopamine molecule has two characteristic groups: catechol hydroxyl group and aliphatic primary amine group. The present invention designs two functional molecules to recognize catechol hydroxyl group and aliphatic primary amine group on dopamine respectively, which can significantly improve the selectivity of dopamine electrochemical sensor. The invention of an electrochemical sensing technology for dopamine based on bimolecular recognition is undoubtedly a breakthrough in the design of dopamine sensor, which breaks the traditional strategy of no or single recognition. Moreover, the bimolecular recognition can be accomplished in a single drop, greatly reducing the volume of dopamine sample required, and realizing high sensitivity detection of dopamine in micro-volume, has considerable practical significance. Meaning and application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种多巴胺检测方法、检测电极及制备方法、电化学传感器
本专利技术涉及一种多巴胺的检测方法，具体涉及一种基于双分子识别的多巴胺检测方法、检测电极及其制备方法、多巴胺检测电化学传感器；属于生物检测

技术介绍
多巴胺是活体中枢神经系统中重要的神经递质，在调节脑功能过程中起着关键作用，它的失调与多种脑神经退行有关。神经系统疾病如抑郁症,精神分裂症,帕金森病等与多巴胺水平的异常密切相关。因此，通过测量多巴胺在活体脑内的动态变化在技术上为深入了解多巴胺在正常和异常脑功能中的作用具有重要意义。检测活体脑内多巴胺的水平有两种方式，一种是定位植入微电极通过快速循环伏安法监测，另一种方法是利用微透析活体取样技术从目标脑区取样，再检测样品中的多巴胺。这两种方法是补缀的，各具有优势。微透析活体取样技术是目前最常用的活体脑内采样方法，具有对活体微损伤、实时在体取样的优点。然而，活体脑容量较小，所采集的样品体积较小，通常低至微升级。脑区中具有干扰性的电活性小分子众多，且多巴胺的含量低至纳摩尔每升，要测定微量样品中的多巴胺水平无疑给分析方法带来了巨大的挑战。目前已经发展起来的检测多巴胺的方法很多，如荧光分析方法，紫外可见分析方法，高效液体色谱与毛细管色谱分析方法等。然而这些检测方法均存在一定的劣势，如要求样品体积过大，要求检测仪器精密、投入过大等。电化学传感技术具有可设计性强，灵敏度高，成本较低等多种优点，是检测多巴胺的经典分析方法。然而目前的电化学传感器均采用无识别单元或单个识别单元策略构筑，易受到脑区其他活性物质如高浓度的抗坏血酸、二羟基苯乙酸和高香草酸等的干扰，这些因素严重制约了其在含低浓度多巴胺的脑样品检测中的应用；同时，由于活体脑样品的体积极小，低至μL级，且多巴胺在脑内的浓度低至nM级，稀释使一般的传感器达不到灵敏检测的要求。
技术实现思路
针对现有技术中，脑内多巴胺检测易到受到多种电活性干扰物质的干扰，本专利技术解决传感器检测多巴胺的选择性问题。由于活体脑样品的体积极小，低至μL级，且多巴胺在脑内的浓度低至nM级，稀释使一般的传感器达不到灵敏检测的要求，本专利技术解决传感器检测μL级容量样品的问题。针对目前电化学传感器检测多巴胺存在选择性不良，灵敏度不高，且所需样品容量较大等问题，本专利技术提出一种检测多巴胺的方案，并设计了一种高灵敏高选择性的检测多巴胺的电极和电化学生物传感器，可实现微升级生物样品中的多巴胺检测。进一步的应用研究表明，该电化学传感器能够对脑内多巴胺水平的动态变化实现离线监测。根据多巴胺分子的特点，多巴胺分子同时具有邻二酚羟基和脂肪伯胺两种特征基团，本专利技术设计两种功能分子分别特定性的识别多巴胺上的邻二酚羟基和脂肪伯胺基团，可显著地提高多巴胺电化学传感器的选择性。因此，专利技术一种基于双分子识别的多巴胺电化学传感技术，打破传统的无或单一识别策略，无疑是多巴胺传感器设计重的突破；并且该双分子识别可于一个液滴内完成，大大降低了所需多巴胺样品的容量，可以实现微量体积内多巴胺的高灵敏检测，具有相当重要的现实意义和应用前景。本专利技术的第一个目的，提供一种基于双分子识别的多巴胺检测方法。利用多巴胺分子中两个特定的基团，采用两种功能性分子分别对其进行识别，提高多巴胺检测的选择性，从而排除干扰，保证多巴胺检测的准确性。本专利技术的第二个目的，提供一种基于双分子识别的多巴胺检测电极。利用本专利技术双分子识别的原理，研究出一种检测电极，该双分子识别于一个液滴内完成，大大降低了所需多巴胺样品的容量，可以实现微量体积内多巴胺的高灵敏检测。本专利技术的第三个目的，提供一种基于双分子识别的多巴胺检测电极的制备方法。制备获得能够实现双分子识别的多巴胺检测电极。本专利技术的第四个目的，提供一种基于双分子识别的多巴胺电化学传感器，该传感器利用本专利技术制备的基于双分子识别的多巴胺检测电极，用于检测多巴胺。本专利技术的第五个目的，提供一种多巴胺的检测方法，采用本专利技术提供的基于双分子识别的多巴胺电化学传感器监测多巴胺的方法。根据本专利技术提供的第一种实施方案，提供一种基于双分子识别的多巴胺检测方法。一种基于双分子识别的多巴胺检测方法，该多巴胺检测方法为：以(N-羟基丁二酰亚胺酯)识别多巴胺上的脂肪伯胺基，以硼酸基识别多巴胺上的邻二酚羟基，然后利用含有硼酸基物质的可逆性电化学行为，检测含有硼酸基物质的电化学信号，从而检测出多巴胺的浓度或含量。作为优选，所述(N-羟基丁二酰亚胺酯)来源于3,3'-二硫代二丙酸二(N-羟基丁二酰亚胺酯)。作为优选，所述硼酸基来源于二茂铁硼酸和/或1,1-二硼酸二茂铁。根据本专利技术提供的第二种实施方案，提供一种基于双分子识别的多巴胺检测电极。一种基于双分子识别的多巴胺检测电极，该多巴胺检测电极为：将含有(N-羟基丁二酰亚胺酯)基团的物质键合在基础电极上，然后利用多巴胺上的脂肪伯胺基与(N-羟基丁二酰亚胺酯)基团的键合作用将多巴胺键合在含有(N-羟基丁二酰亚胺酯)基团的物质上，再利用多巴胺上的邻二酚羟基与硼酸基的键合作用将含有硼酸基的物质键合在多巴胺上，得到的即为基于双分子识别的多巴胺检测电极。作为优选，所述基础电极为金电极或碳电极。作为优选，所述电极为沉积纳米金的丝网印刷电极。作为优选，所述含有(N-羟基丁二酰亚胺酯)基团的物质为3,3'-二硫代二丙酸二(N-羟基丁二酰亚胺酯)。作为优选，所述含有硼酸基的物质为二茂铁硼酸和/或1,1-二硼酸二茂铁。根据本专利技术提供的第三种实施方案，提供一种基于双分子识别的多巴胺检测电极的制备方法。一种基于双分子识别的多巴胺检测电极的制备方法或制备第二种实施方案中所述多巴胺检测电极的方法，该方法包括以下步骤：(1)将丝网印刷电极SC浸泡在金离子溶液中，通过还原，在丝网印刷电极上沉积纳米金，得到的电极标记为SC/Au；(2)将步骤(1)获得的SC/Au电极浸泡在含有(N-羟基丁二酰亚胺酯)基团的物质中，反应一段时间，清洗，使得含有(N-羟基丁二酰亚胺酯)基团的物质键合在SC/Au电极上，得到的电极标记为SC/Au/DSP；(3)将含有多巴胺的人工脑脊液滴加在步骤(2)制得的SC/Au/DSP电极上，反应一段时间，清洗，通过多巴胺上的脂肪伯胺基与(N-羟基丁二酰亚胺酯)基团的键合作用，将多巴胺键合在含有(N-羟基丁二酰亚胺酯)基团的物质上，得到的电极标记为SC/Au/DSP/DA；(4)将步骤(3)得到的SC/Au/DSP/DA电极浸泡在含有硼酸基的物质中，反应一段时间，清洗，通过多巴胺上的邻二酚羟基与硼酸基的键合作用，将含有硼酸基的物质键合在多巴胺上，得到的电极标记为SC/Au/DSP/DA/FBA，该电极即为基于双分子识别的多巴胺检测电极。作为优选，步骤(1)中所述金离子溶液为氯金酸溶液。优选为含有氯金酸的硫酸溶液。作为优选，步骤(1)中所述还原采用的是物质还原法或恒压电位沉积法。作为优选，步骤(2)中所述含有(N-羟基丁二酰亚胺酯)基团的物质为3,3'-二硫代二丙酸二(N-羟基丁二酰亚胺酯)。作为优选，步骤(2)中含有(N-羟基丁二酰亚胺酯)基团的物质的浓度为0.1-20mM，优选为0.5-10mM，更优选为1-5mM。作为优选，步骤(2)中反应的温度为1-20℃，优选为2-10℃，更优选为3-8℃。作为优选，步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双分子识别的多巴胺检测方法，其特征在于：该多巴胺检测方法为：以(N‑羟基丁二酰亚胺酯)识别多巴胺上的脂肪伯胺基，以硼酸基识别多巴胺上的邻二酚羟基，然后利用含有硼酸基物质的可逆性电化学行为，检测含有硼酸基物质的电化学信号，从而检测出多巴胺的浓度或含量。

【技术特征摘要】
1.一种基于双分子识别的多巴胺检测方法，其特征在于：该多巴胺检测方法为：以(N-羟基丁二酰亚胺酯)识别多巴胺上的脂肪伯胺基，以硼酸基识别多巴胺上的邻二酚羟基，然后利用含有硼酸基物质的可逆性电化学行为，检测含有硼酸基物质的电化学信号，从而检测出多巴胺的浓度或含量。2.根据权利要求1所述的多巴胺检测方法，其特征在于：所述(N-羟基丁二酰亚胺酯)来源于3,3'-二硫代二丙酸二(N-羟基丁二酰亚胺酯)；和/或所述硼酸基来源于二茂铁硼酸和/或1,1-二硼酸二茂铁。3.一种基于双分子识别的多巴胺检测电极，该多巴胺检测电极为：将含有(N-羟基丁二酰亚胺酯)基团的物质键合在基础电极上，然后利用多巴胺上的脂肪伯胺基与(N-羟基丁二酰亚胺酯)基团的键合作用将多巴胺键合在含有(N-羟基丁二酰亚胺酯)基团的物质上，再利用多巴胺上的邻二酚羟基与硼酸基的键合作用将含有硼酸基的物质键合在多巴胺上，得到的即为基于双分子识别的多巴胺检测电极。4.根据权利要求3所述的多巴胺检测电极，其特征在于：所述基础电极为金电极或碳电极；作为优选，所述电极为沉积纳米金的丝网印刷电极；和/或所述含有(N-羟基丁二酰亚胺酯)基团的物质为3,3'-二硫代二丙酸二(N-羟基丁二酰亚胺酯)；和/或所述含有硼酸基的物质为二茂铁硼酸和/或1,1-二硼酸二茂铁。5.一种基于双分子识别的多巴胺检测电极的制备方法或制备权利要求3或4所述多巴胺检测电极的方法，该方法包括以下步骤：(1)将丝网印刷电极SC浸泡在金离子溶液中，通过还原，在丝网印刷电极上沉积纳米金，得到的电极标记为SC/Au；(2)将步骤(1)获得的SC/Au电极浸泡在含有(N-羟基丁二酰亚胺酯)基团的物质中，反应一段时间，清洗，使得含有(N-羟基丁二酰亚胺酯)基团的物质键合在SC/Au电极上，得到的电极标记为SC/Au/DSP；(3)将含有多巴胺的人工脑脊液滴加在步骤(2)制得的SC/Au/DSP电极上，反应一段时间，清洗，通过多巴胺上的脂肪伯胺基与(N-羟基丁二酰亚胺酯)基团的键合作用，将多巴胺键合在含有(N-羟基丁二酰亚胺酯)基团的物质上，得到的电极标记为SC/Au/DSP/DA；(4)将步骤(3)得到的SC/Au/DSP/DA电极浸泡在含有硼酸基的物质中，反应一段时间，清洗，通过多巴胺上的邻二酚羟基与硼酸基的键合作用，将含有硼酸基的物质键合在多巴胺上，得到的电极标记为SC/Au/DSP/DA/FBA...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷慧，陈述，张杰，刘灿军，刘宇，夏文彪，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43