研究目的
研究基于表面等离子体共振(SPR)的光纤传感器在人工脑脊液中高灵敏、高选择性检测多巴胺的发展与性能,该传感器结合分子印迹技术和选择性Nafion膜以减少其他分析物的干扰。
研究成果
基于表面等离子体共振技术的光纤传感器展现出高灵敏度、强选择性和低至18.9 pM的多巴胺检测限(合成脑脊液环境)。分子印迹技术、Nafion膜与光纤基底的结合具有微型化、快速响应及适用于体内检测等优势。该方案在神经障碍临床诊断领域前景广阔,后续建议开展实际样本测试并进一步实现微型化。
研究不足
该传感器在实际生物样本中可能存在局限性,因为Nafion膜可能无法完全排斥其他阳离子而导致潜在污染或干扰。较高多巴胺浓度下的非线性响应可能影响准确性,且尽管其制备过程比某些方法更简单,但仍需针对大规模生产进行优化。本研究使用的是合成脑脊液,可能无法完全复现体内环境。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用表面等离子体共振(SPR)传感机制结合分子印迹技术(MIP)以实现高灵敏度和选择性。使用光纤基底实现微型化及体内应用。传感层由多壁碳纳米管(MWCNTs)包覆多巴胺印迹聚吡咯(PPy)的纳米复合材料构成,并涂覆全氟磺酸膜(Nafion)。
2:样本选择与数据来源:
制备人工脑脊液(aCSF)样本,多巴胺浓度范围为0至10^-5 M,使用磷酸盐缓冲液和特定盐类模拟生理条件。
3:实验设备与材料清单:
设备包括扫描电子显微镜(SEM)(蔡司EVO 50)、透射电子显微镜(TEM)(日本电子JEM-1400)、紫外-可见分光光度计(珀金埃尔默Lambda 1050)、卤钨灯(Avalight-HAL)、光谱仪(Avaspec-3648)、热蒸发镀膜装置、浸渍涂布器及流动池。材料包括塑料包层石英光纤(芯径600 μm,数值孔径0.4,来自Fiberguide工业公司)、银丝、吡咯、MWCNTs、过氧化氢、氯化亚铁、盐酸多巴胺、尿酸、抗坏血酸、肾上腺素、血清素、全氟磺酸(Nafion)、十二烷基硫酸钠(SDS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、用于aCSF的各种盐类,以及乙醇和酸类等化学试剂。
4:0)、透射电子显微镜(TEM)(日本电子JEM-1400)、紫外-可见分光光度计(珀金埃尔默Lambda 1050)、卤钨灯(Avalight-HAL)、光谱仪(Avaspec-3648)、热蒸发镀膜装置、浸渍涂布器及流动池。材料包括塑料包层石英光纤(芯径600 μm,数值孔径4,来自Fiberguide工业公司)、银丝、吡咯、MWCNTs、过氧化氢、氯化亚铁、盐酸多巴胺、尿酸、抗坏血酸、肾上腺素、血清素、全氟磺酸(Nafion)、十二烷基硫酸钠(SDS)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、用于aCSF的各种盐类,以及乙醇和酸类等化学试剂。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:包括用羧酸功能化MWCNTs,在多巴胺存在下围绕MWCNTs聚合PPy以形成印迹位点,洗脱多巴胺形成空腔,涂覆全氟磺酸膜,将纳米复合材料浸涂于镀银光纤探针上,并通过卤钨灯光源耦合光谱仪在流动池中记录不同多巴胺浓度的SPR光谱。
5:数据分析方法:
分析SPR光谱以确定共振波长偏移,灵敏度计算为校准曲线的导数,检测限(LOD)通过零浓度附近灵敏度的三倍标准差计算得出,并通过对照实验和重复测量评估选择性、稳定性和响应时间。
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scanning electron microscope
EVO 50
Zeiss
Used for morphological characterization of the nanocomposite.
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transmission electron microscope
JEM-1400
JEOL
Used for detailed imaging of the nanocomposite structure.
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UV-Vis spectrometer
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tungsten halogen lamp
Avalight-HAL
AVANTES
Used as a light source in the experimental setup for SPR measurements.
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spectrometer
Avaspec-3648
AVANTES
Used to collect and analyze the light exiting the fiber for SPR spectra.
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plastic clad silica fiber
core diameter 600 μm, numerical aperture 0.4
Fiberguide industries
Used as the optical fiber substrate for the SPR sensor probe.
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