贵州大学研究团队开发出用于同时检测抗坏血酸和多巴胺的新型化学发光传感器

近日，贵州大学化学与化工学院的某研究团队在《Sensors & Actuators: B. Chemical》期刊上发表了最新研究成果（Sensors & Actuators: B. Chemical, 2024, 405, 135367）。研究团队通过动态调控碳氮化合物的瞬态化学发光行为，成功构建了一种能够同时检测抗坏血酸（Ascorbic Acid, AA）和多巴胺（Dopamine, DA）的新型化学发光传感器。这一创新性成果为生物标志物的高效检测提供了新的技术思路，特别是在精神类疾病的早期诊断和病理研究中具有广泛的应用潜力。

一、背景介绍

抗坏血酸和多巴胺是人体中两种关键的生物分子，它们分别与多种生理功能相关，如免疫调节和神经传导。然而，AA和DA的异常水平可能与阿尔茨海默症、抑郁症等多种精神类疾病相关。传统的检测方法往往依赖于电化学分析技术，但由于AA和DA的氧化峰在电极上的重叠，导致检测复杂且不易区分。因此，开发出能够同时检测这两种生物标志物的高灵敏度检测方法对于疾病的早期预防、临床诊断和治疗具有重要意义。

二、主要研究内容

该研究创新性地利用光诱导合成的碳氮纳米片（L-CNNSs）作为传感材料，成功构建了一个用于同时检测抗坏血酸和多巴胺的化学发光（CL）平台。通过光照激发碳氮纳米片，使其具备更强的电子-空穴分离能力和优异的化学发光活性。在碱性环境下，L-CNNSs能够有效诱导碱性光泽精（lucigenin）的强烈化学发光。

该传感器的检测性能表现优异，AA和DA在不同的瞬态化学发光（TCL）动力学曲线中得以快速区分：AA产生“闪光型”TCL曲线，而DA则产生“持续型”TCL曲线。该方法展示了广泛的线性检测范围，AA的线性范围为3.3×10-7~8.3 × 10⁻6 M，检出限为7.7 × 10⁻8 M；DA的线性范围为1.7 × 10⁻7~3.35 × 10⁻5 M，检出限为8.4× 10⁻8 M。研究结果表明，传感器不仅能够在极低浓度下灵敏检测目标物，还可以在复杂样品中高效分辨出AA和DA。

图1. (A) 光泽精、CNNSs/光泽精体系和L-CNNSs/光泽精体系的CL曲线。 (B) L-CNNSs溶液的稳定性实验。 (C) L-CNNSs/光泽精/AA体系的化学发光曲线（插图：AA浓度与相对CL强度之间的线性关系）。 (D) L-CNNSs/光泽精/DA体系的CL曲线（插图：DA浓度与相对CL强度之间的线性关系）。

通过进一步实验，研究人员发现这两种物质在碱性条件下的超氧阴离子（O2•−）生成速率不同，导致了不同的发光曲线。AA会快速生成大量的O2•−，从而触发瞬时强烈的发光，而DA则缓慢且持续地生成O2•−，导致发光时间较长但强度较低。

图2. L-CNNSs/光泽精体系对AA和DA产生不同TCL光谱的可能机制。

三、总结

该研究首次实现了利用化学发光技术同时检测抗坏血酸和多巴胺，并有效区分了两者的发光特性。通过动态调控化学发光动力学曲线，该传感器展示了卓越的检测灵敏度和选择性，能够在精神类疾病患者的尿液中进行AA和DA的同步检测。这项研究为生物标志物的快速检测和多成分同时识别提供了新策略，也为传感器领域带来了新的可能性。

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