ホウ素および硫黄 CO によるドーパミンの高感度かつ選択的な検出

Scientific Reports volume 12、記事番号: 9061 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

この研究では、ホウ素と硫黄を共ドープしたグラフェン量子ドット (BS-GQD) の合成と、ドーパミン (DA) の高感度かつ選択的検出のためのラベルフリー蛍光センシング プローブとしてのその適用性について報告します。 DA を添加すると、BS-GQD の蛍光強度は、DA の広い濃度範囲 (0 ～ 340 μM) にわたって効果的に消光され、検出限界は 3.6 μM でした。 消光メカニズムには、アルカリ条件下での DA の酸化によって生成される、BS-GQD からドーパミン キノンへの光誘起電子移動プロセスが含まれます。 提案された感知メカニズムは、UV-Vis 吸光度、定常状態、および時間分解蛍光分光法の詳細な研究を使用して調査されました。 DAに対する蛍光センサーの高い選択性が確立されています。 私たちの研究は、実際のサンプル中のDAの検出に適した低コストのバイオセンサーを設計する可能性を切り開きます。

ドーパミン (DA) は、脳および神経系内で神経伝達物質として機能するよく知られたカテコールアミンです。 DAは、感情や知覚などに直接関係する人体内の多くの生物学的プロセスに関与していることがわかっています。体液中の異常なDA濃度は、統合失調症、食欲不振、パーキンソン病などのいくつかの病気の検出に直接関係しています1,2。 これらの病気のほとんどは完全に治すことができないため、薬物療法により予後が大幅に改善され、もし後遺症が残った場合でも早期に発見することができます。 この点において、そのような疾患の検出のため、およびすでにそのような状態と診断されている患者をモニタリングするために、人体内のDAレベルを測定する高感度かつ選択的な検出能力の両方を有することが非常に望ましい。

これは大きな関心を呼び起こし、DA を高感度に検出するための分析方法とアッセイの開発に焦点を当てた研究が行われています。 DA 濃度レベルの測定には、電気化学 3、4、5、6、高速液体クロマトグラフィー (HPLC)7、8、比色分析 9、10、11、キャピラリー電気泳動 12、および蛍光分光法 13、14、15、16、17、18 を含む技術が適用されます。従来通り。 DA レベルの検出は目覚ましい進歩を遂げていますが、これらの方法には依然として限界があります。 電気化学、比色分析、キャピラリー電気泳動などの方法の主な制限は、低感度、選択性、嵩高さ、他の生体分子からの干渉などであり、高効率の DA センサーの開発が制限されます。 これらの制限により、他の方法と比較して、その単純さ、高感度、効率のため、蛍光ベースの測定方法への関心がさらに高まりました。

近年、多くの蛍光化学センサー、特に量子ドットとナノ粒子が、DA19、20、21、22、23 の高感度検出に効果的に使用されています。 最近、ゼロ次元材料であるグラフェン量子ドット (GQD) は、特に光退色に対する高い光安定性、生体適合性、毒性の低さにより、蛍光センシングの分野で非常に人気が高まっています 24。 GQD のこれらのユニークな光物理的特性により、GQD は潜在的な蛍光プローブになります。 以前は、GQD は他のナノマテリアルと同様に「トップダウン」または「ボトムアップ」アプローチを使用して合成されていました 25。 トップダウンアプローチの場合、カーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレンなどの安価な炭素材料を出発材料として適用できます26、27、28、29。 しかし、大規模な合成手順、実験パラメーターの制御の欠如、低収率、幅広いサイズ分布などが欠点の一部です 30。 ボトムアップ アプローチでは、出発物質としてより小さな分子を利用します 31,32。トップダウン アプローチと比較して、光学特性、高収率、および良好な炭酸化をより詳細に制御できる、より制御可能な戦略が提供されます 33。