復雜生命系統(tǒng)中神經(jīng)遞質的準確測量，對于深入理解腦生理病理過程的分子機制具有重要意義。作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)中一種重要的神經(jīng)遞質，去甲腎上腺素的濃度失衡和諸多腦疾病，特別是抑郁癥、神經(jīng)焦慮等密切相關。然而，腦中的去甲腎上腺素含量低至納摩，且其分子結構和多巴胺、腎上腺素等兒茶酚類物質高度相似，導致了鼠腦中去甲腎上腺素分析的選擇性和靈敏度仍具有巨大的挑戰(zhàn)! 表面增強拉曼技術（SERS）因其具有高靈敏、可提供豐富指紋信息的特點，在復雜生命體系分析中具有巨大的優(yōu)勢。但是，SERS信號強烈依賴于基底納米結構狀態(tài)，而常規(guī)基于固體基底和納米溶膠的SERS分析常受困于表面不均一，信號誤差大等問題，難以實現(xiàn)復雜體系中SERS的準確定量。
針對上述挑戰(zhàn)，近日，華東師范大學田陽教授團隊設計合成了剛性分子探針設計、構筑了液/液界面納米陣列，創(chuàng)建了一種三元調(diào)控的液/液界面SERS納米陣列平臺，成功實現(xiàn)了鼠腦中去甲腎上腺素的準確定量分析。
首先，他們設計并合成了RP1和MPBA雙探針分子，基于RP1與MPBA分別與去甲腎上腺素氨基醇和鄰苯二酚基團的特異性化學反應，建立了一種雙探針識別的分析策略，實現(xiàn)了去甲腎上腺素的高選擇性測定。與此同時，雙探針分子芳香環(huán)結構的剛性組裝模式，高效控制腎上腺素測定時納米粒子的間隙，確保了SERS分析的高重現(xiàn)性；其次，將功能化的AuNPs自組裝于液/液界面，構筑了均勻分布的功能化納米陣列，顯著提高了SERS測定的靈敏度；再次，通過采用探針分子中的C≡C基團靜默區(qū)拉曼峰作為信號輸出，有效避免了腦中潛在干擾物質的信號串擾，提高了去甲腎上腺素分析的準確性?；谏鲜鋈{(diào)控策略，該液/液界面SERS分析平臺對去甲腎上腺素呈現(xiàn)了高的選擇性，不受腦中腎上腺素和多巴胺等兒茶酚類化合物的干擾，在0.6 nM到40 nM的濃度范圍內(nèi)具有良好的線性關系，檢測限低至0.25 nM，實現(xiàn)了腦中去甲腎上腺素的痕量分析。 最后，通過將這一高效的SERS分析平臺和微透析技術相結合，率先搭建了微透析體內(nèi)采樣-SERS分析系統(tǒng)，成功追蹤了焦慮模型下鼠腦中去甲腎上腺素的含量變化，并且解析了安定藥物影響下c-fos和GABAA蛋白和去甲腎上腺素變化間的依存性。研究發(fā)現(xiàn)，焦慮的發(fā)生會誘導鼠腦中去甲腎上腺素的明顯上升，安定藥物可通過有效地抑制c-fos蛋白的表達，降低腦中去甲腎上腺素的濃度。這種新型的液/液界面SERS平臺可發(fā)展成通用分析方法，拓展到其他神經(jīng)遞質及腦中生物標志物的分析，不但為SERS分析傳感的設計提供了新的思路，也推動了SERS分析在腦科學研究中的應用，為腦活體分析提供了新型可靠的分析工具和新方法。 論文信息 A Liquid Interfacial SERS Platform on a Nanoparticle Array Stabilized by Rigid Probes for the Quantification of Norepinephrine in Rat Brain Microdialysates Lu Shi, Dr. Mengmeng Liu, Prof. Limin Zhang, Prof. Yang Tian 本工作的第一作者是華東師范大學化學與分子工程學院博士生石璐同學，通訊作者為張立敏教授和田陽教授。 Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202117125
