(上图)Debashis钱德他是中佛罗里达大学的首席研究员和物理学副教授，持有由UCF研究人员创造的有史以来第一个多巴胺快速检测器。信贷:中佛罗里达大学
大脑是如何工作的?
这是一个儿童和世界著名神经学家都在思考的问题。虽然你可能会通过谈论神经元如何通过神经系统传递信息来满足孩子的兴趣，但神经科学家们知道仍然存在这种兴趣还有很长的路要走才能完全理解大脑中到底发生了什么。
然而，神经科学家确实知道的一件事是神经递质是神经元之间传递信息的重要组成部分。
神经递质是在神经元末端释放的化学物质，作为一个神经元到另一个神经元的通信信号。神经递质有很多种，其中一种——多巴胺——在几个中枢神经过程(如快乐、愉悦、认知、精细运动控制)中起着重要作用。另一方面，多巴胺的缺乏会导致一些神经系统疾病(帕金森病、抑郁症、精神分裂症)，而过多的多巴胺可能是癌症的征兆。
通过测量一个人体内的多巴胺水平，医生能够更好地诊断和管理神经紊乱和疾病。不幸的是，目前测量多巴胺浓度的技术需要严格的样品制备和专门的实验室设备，这使得这些方法无法在缺乏高端技术的地方使用。
开发在低资源环境下使用的即时诊断是一个重要方法向最需要的人提供保健服务。虽然医生在理想状态下知道什么技术应该开发在美国，材料科学家掌握着将理想设计变成现实的关键。
在多巴胺浓度即时诊断的情况下，多亏了中佛罗里达大学的研究人员，现实可能比以往任何时候都更接近。在最近的一次研究，他们描述了他们是如何创造出第一个多巴胺快速检测器的。他们的设备采用了通常耗时、严格的多巴胺检测过程，并将检测过程减少到只需要几滴血和一个手掌大小的芯片。
“不需要预处理，”他说亚伯拉罕Vazquez-Guardado他毕业于UCF，现在是西北大学的博士后新闻稿．“我们的计划是做一种更快速、不含酶的检测。”
他们的方法的成功依赖于三个基本元素的集成:一个敏感的纳米结构等离子体基板(NPS)，选择性氧化铈纳米颗粒(CNP)和一个微流控等离子分离器。
“无机氧化还原活性CNP的表面作为选择性[多巴胺]结合位点，用于对NPS的选择性光学检测，”研究人员解释说纸．“当与微流体系统耦合时，该设备直接从入口血流中提取血浆，无需额外的样品制备或纯化，并允许光学读出cnp涂层的NPS。”
换句话说，血液被微流控等离子分离器分离成血浆——从那里，氧化铈纳米颗粒从血浆中捕获多巴胺分子。捕捉到的多巴胺改变了光从传感器反射的方式，创造了一个光学读数，显示多巴胺水平。
在这三部分中，Sudipta密封ACerS成员、工程教授、UCF材料科学与工程系主任说，氧化铈纳米颗粒的使用是成功的关键。
“[与其他陶瓷相比]，纳米陶瓷在细胞微环境中具有最高的氧化还原能力，开关状态为+3/+4。因此，它对多巴胺的氧化有很好的电化学活性，”Seal在一封电子邮件中解释道。“此外，纳米细菌中氧空位浓度的增加导致了更快的电荷转移。”
他补充说，如果其他陶瓷在氧气空位浓度增加的情况下被制造出来，它们可能会表现出类似的活性，尽管这还需要进一步研究。
尽管这种芯片可以在不严格准备血液的情况下检测多巴胺，但研究人员指出，这可能导致蛋白质污染，在分析过程中必须处理。
研究人员在论文中说:“在没有制备或纯化的情况下，在血浆中检测(多巴胺)以及其他抗原或生物标志物，容易受到生物液体中高蛋白含量的固有蛋白质污染。”“因此，还需要进一步的工作来建立一个通用的检测协议。”
希尔说，正在对这个问题和其他问题进行研究。
这项研究并不是Seal和他的同事第一次在健康研究中使用氧化铈。看看他们去年用氧化铈做的研究减少细胞损伤从辐射!
这篇论文，发表于纳米快报,是“用于直接检测全血神经递质多巴胺的无酶等离子体生物传感器”(DOI: 10.1021 / acs.nanolett.8b04253)。