核酸适配体微电极的表界面组装及其神经分析化学应用研究

神经化学递质是维持大脑活动和功能的重要分子，其在大脑中的含量及动态变化与多种神经生理和病理过程密切相关。因此，神经化学递质的高选择性分析对于理解神经系统功能以及疾病的形成和发生等具有重要意义。近期，北京师范大学化学学院江迎教授课题组与中国科学院化学研究所和中国人民大学的科研人员合作，发展了一种构筑核酸适配体修饰碳纤维微电极（CFE）的新方法，为神经化学递质的高选择性分析提供了新的思路。

核酸适配体，又被称为“化学抗体”，是一类具有和抗体相媲美的靶标结合力和特异性的单链寡核苷酸，在生物传感、疾病诊断和治疗等方面具有广泛应用前景。利用核酸适配体的分子识别特性，并结合电化学方法可以植入组织的优势，可望在活体层次实现神经化学递质高选择性分析。传统核酸适配体修饰电极多通过金-硫共价作用在金电极表面实现组装。然而，神经系统化学组成复杂，特别是存在大量含有巯基的生化分子，易与电极表面的适配体发生相互竞争作用，降低核酸适配体修饰量及电极的稳定性，限制了这类方法在神经化学分析方面的应用。碳纤维具有较强的机械力、高的生物稳定性以及优异的电化学特性，是理想的活体检测电极材料。但由于其化学惰性，核酸适配体在电极表面的可控修饰难度较大。

为解决上述问题，该研究提出了一种碳纤维微电极表界面功能化的新策略。通过设计胆固醇与烷基链（HexA）之间的非共价相互作用，简单、高效地将胆固醇修饰的适配体（aptCAs）组装到烷基功能化的 CFE 上。与无适配体修饰的 HexA/CFE 相比，多巴胺（DA）适配体修饰的 AptCFE 对 DA 具有较好的响应性，表明适配体修饰能“捕获”DA，在 DA 分析检测中发挥了关键作用。研究同时发现，神经系统中共存的多种生理相关物质，如抗坏血酸、去甲肾上腺素（NE）、左旋多巴（L-DOPA）和 3,4-二羟基苯乙酸等对 DA 的测定基本没有干扰。与未经适配体修饰的裸 CFE 相比，aptCEF 对 NE 和L-DOPA 的分析选择性分别提高了 4 倍和 3 倍，体现了核酸适配体功能化微电极用于神经递质选择性分析的优势。基于上述策略，该研究成功实现了电刺激过程中 DA 变化的高时空分辨和选择性分析。

相关研究成果近期发表于Angewandte Chemie International Edition。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

A Generalizable and Noncovalent Strategy of Interfacing Aptamers with Microelectrode for SelectiveSensing of Neurotransmitter In Vivo

Hanfeng Hou, Ying Jin, Huan Wei, Wenliang Ji, Yifei Xue, Jingbo Hu, Meining Zhang, Ying Jiang, Lanqun Mao

Angew. Chem. Int. Ed., 2020, DOI: 10.1002/anie.202008284