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基于分子印迹技术的多巴胺电化学检测研究进展

作者及机构
本综述由安徽医科大学第一附属医院神经外科的Ke Zhang、安徽医科大学临床药理研究所抗炎免疫药教育部重点实验室的Huaxun Wu（通讯作者）和安徽医科大学第一附属医院的Yiquan Zhang（通讯作者）共同完成，2022年5月7日发表于 *International Journal of Electrochemical Science*。

主题概述
本文系统综述了分子印迹技术（Molecular Imprinting Technique, MIP）在多巴胺电化学传感器领域的应用进展。多巴胺作为与精神疾病和神经系统疾病密切相关的神经递质，其精准检测对临床诊疗至关重要，而传统传感器易受抗坏血酸、尿酸等共存物质干扰，MIP技术通过构建特异性识别位点有效解决了这一问题。

研究背景与挑战

1. 多巴胺的生理与病理意义
   多巴胺是调控脑功能、内分泌和心血管活动的关键神经递质，其浓度异常与帕金森病、精神分裂症相关。传统检测方法（如光谱法、高效液相色谱法）存在设备复杂、耗时等问题，而电化学法因多巴胺的酚羟基易氧化特性成为理想选择，但面临电极钝化（passivation）和共存物干扰两大挑战。

2. MIP技术的优势
   MIP通过在聚合物中形成与目标分子互补的 cavities（空腔），兼具高特异性、抗生物降解性和可重复性。相较于生物敏感材料（如酶、抗体），MIP材料的理化稳定性更优，适合大规模生产。

核心技术与应用进展

1. 分子印迹电化学传感器的工作原理
- 识别与信号转换：MIP作为识别元件与目标分子结合后，通过 transducer（转换器）将物理化学变化转化为电信号（如电容、电流、阻抗）。
- 检测模式：
- 直接检测：适用于电活性物质（如多巴胺）；
- 间接检测：通过电化学探针（如铁氰化钾）标记非电活性物质。例如，以硼酸酯键结合多巴胺的吡咯-苯硼酸单体，实现双重识别（dual recognition）。

2. 传感器制备方法及优化
- 滴涂法：简单但膜层厚度不均，导电性受限；
- 原位聚合：在电极表面直接聚合，膜面积可控但模板分子去除困难；
- 电聚合（Electropolymerization）：无需引发剂，可制备纳米级均匀薄膜，是当前主流技术。
- 自组装法：通过巯基-金键形成有序修饰层，但稳定性受环境pH影响。

3. 新型材料提升传感器性能
- 碳材料：
- 羧基化多壁碳纳米管（MWCNTs）增强电子传输，检测限低至60 nM；
- 石墨烯/刚果红复合物（GSCR-MIPs）吸附动力学快，选择性提升3.2倍。
- 贵金属纳米颗粒：
- 金纳米颗粒（AuNPs）掺杂MIP可屏蔽抗坏血酸干扰，线性范围扩展至10 µM。
- SiO₂包覆AuNPs的核壳结构（AuNPs@SiO₂-MIPs）实现尿液样本检测，临床适用性强。

重要成果与横向对比

表1列举了17种MIP传感器的性能参数（见原文），其中：
- 最高灵敏度：石墨烯@碳纳米管泡沫（检测限0.667 fM）；
- 最宽线性范围：石墨烯/刚果红复合材料（0.1–830 µM）；
- 最佳临床适用性：AuNPs@SiO₂-MIPs可用于注射剂和尿液检测。

未来方向与挑战

1. 多学科交叉创新

   • 需开发更环保的功能单体，并探索纳米材料尺寸阈值（如金颗粒<20 nm时灵敏度显著提升）；
     
   • 仿生受体（如aptamer-MIP杂化传感器）或成突破点。
     

2. 临床转化的瓶颈

   • 仅少数研究通过真实样本验证（如人尿、注射液），标准化流程缺失；
     
   • 传感器存储稳定性与成本控制待优化，以推动产业化。
     

综述价值
本文首次系统梳理了MIP多巴胺传感器的材料设计、制备策略及性能优化路径，为神经递质检测领域的学者提供了方法学参考，并指明了从实验室走向临床的关键技术壁垒。