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電化學(xué)檢測(cè)復(fù)雜生物液中（如血液，組織液）的疾病標(biāo)志物已廣泛用于疾病的早期診斷、預(yù)防和治療。但是生物液中蛋白質(zhì)在電極表面的非特異性吸附極大降低了電化學(xué)傳感器電流響應(yīng)，而且蛋白質(zhì)的吸附會(huì)引發(fā)植入電極的免疫反應(yīng)，進(jìn)而誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生炎癥反應(yīng)。雖然利用聚乙二醇（PEG）修飾傳感界面可降低蛋白質(zhì)吸附對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，但是，當(dāng)暴露于含有自由基的生理環(huán)境時(shí)，PEG易于被活性氧（ROS）分解導(dǎo)致電化學(xué)性能的降低。目前能夠保持優(yōu)良的電化學(xué)性能和高的耐受自由基攻擊性能的電化學(xué)生物相容性界面設(shè)計(jì)仍具有很大的挑戰(zhàn)。

圖1兩性離子聚多巴胺膜修飾電極表面抗蛋白吸附示意圖。

最近，中國(guó)人民大學(xué)化學(xué)系張美寧教授團(tuán)隊(duì)受貽貝粘附蛋白啟發(fā)，使用聚多巴胺（PDA）作為電極功能黏附層，該層不僅可以將兩性離子磺基甜菜堿甲基丙烯酸酯（SBMA）通過邁克爾加成反應(yīng)接枝在電極表面防止蛋白質(zhì)的吸附，而且聚多巴胺的鄰位羥基能夠消滅自由基從而防止了膜在體內(nèi)的降解。所設(shè)計(jì)的SBMA-PDA膜在抗蛋白質(zhì)吸附的同時(shí)，通過控制膜的厚度保持了良好的電子轉(zhuǎn)移和物質(zhì)傳輸?shù)男再|(zhì)。

圖2 SBMA-PDA的膜的生物相容性和活體原位電化學(xué)分析。

研究結(jié)果表明，當(dāng)將SBMA-PDA膜修飾的微電極植入腦組織時(shí)，大大減小了植入電極對(duì)局部急性神經(jīng)炎癥反應(yīng)的激活。經(jīng)過SBMA-PDA膜修飾的碳納米管微電極仍然保持了對(duì)腦內(nèi)抗壞血酸的選擇性和靈敏度，實(shí)現(xiàn)了活體內(nèi)原位檢測(cè)的前校準(zhǔn)，并在正常和病理模型如帕金森癥中保持了良好的穩(wěn)定性。該研究有效解決了復(fù)雜生物樣品中電化學(xué)檢測(cè)中蛋白質(zhì)吸附的問題，而且聚多巴胺膜可在任何基地上黏附，因此這種SBMA-PDA膜為生物復(fù)雜樣品的分析檢測(cè)提供了一種普適性的抗蛋白質(zhì)吸附的界面設(shè)計(jì)新思路，對(duì)復(fù)雜生物樣品分析，尤其是活體原位分析目標(biāo)物提供了新的策略。

相關(guān)工作以“Zwitterionic-grafted Polydopamine Biointerface for In Vivo Sensing with high biocompatibility”為題發(fā)表于Angew. Chem. Int. Ed. 論文的第一作者是中國(guó)人民大學(xué)的馮濤濤博士，通訊作者是中國(guó)人民大學(xué)的張美寧教授。該項(xiàng)研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委，中國(guó)人民大學(xué)大力支持。論文鏈接https://www.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.202010675。