雙納米孔生物傳感器用于檢測細胞內外多巴胺！
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(zhù)至關(guān)重要的作用，與各種神經(jīng)退行性疾病密切相關(guān)。能夠對單個(gè)活細胞水平的神經(jīng)遞質(zhì)進(jìn)行時(shí)空分辨監測的技術(shù)對于研究神經(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，能夠檢測單個(gè)嗜鉻細胞瘤（PC12）細胞中的細胞內DA和DA外流（細胞外DA）。該傳感器允許在10分鐘內快速檢測DA，檢測限為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)表在國際著(zhù)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負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)生在不對稱(chēng)的納米孔結構中，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電路的能力，對于實(shí)現細胞內和細胞外多巴胺檢測至關(guān)重要。多巴胺靶的濃度可以與所測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分鐘內快速檢測DA，檢測限為0.4 nM。雙納米孔生物傳感器能夠監測不同刺激下單細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胞水平上對神經(jīng)元行為進(jìn)行時(shí)間依賴(lài)性監測的一種新策略，并有可能擴展到用于單細胞分析的其他平臺。圖1.（A）雙納米孔結構的典型SEM。（B）用填充1×PBS在雙納米孔內表面不同改性后，雙納米孔I-V曲線(xiàn)的ICR響應。（C）雙納米孔生物傳感器對不同多巴胺濃度（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細胞系中納米孔生物傳感器對（A）無(wú)或L-DOPA刺激（B）的單細胞多巴胺時(shí)間依賴(lài)性電流響應。（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細胞系中測定的相對單細胞多巴胺水平。（D）通過(guò)商業(yè)ELISA試劑盒估計PC12和HeLa細胞系中的相對多巴胺水平，使用細胞裂解液樣品進(jìn)行無(wú)或有L-DOPA刺激。通過(guò)除以常數（初始電流值）將依賴(lài)于時(shí)間的離子電流響應歸一化為基線(xiàn)值1.0。圖3.（A）在常氧或缺氧條件下連續監測單個(gè)PC12和HeLa細胞的多巴胺流出。（B）PC12和HeLa細胞在常氧或缺氧條件下的相對多巴胺流出量。通過(guò)除以常數（初始電流值）將依賴(lài)于時(shí)間的離子電流響應歸一化為基線(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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