基于钴酞菁修饰碳纳米移液器的细胞内过氧化氢电化学定量分析新方法

本文报道了一种磺化钴酞菁（CoPcS）修饰碳纳米移液器（CNP）的电化学纳米传感器，实现了对单个活HeLa细胞内过氧化氢（H2O2）的实时监测与定量分析。该传感器结合数值模拟解析不同细胞内的电流趋势，为单细胞水平活性氧（ROS）研究提供了新平台，推动了对氧化应激下细胞过程的深入理解。

　　

Highlight

试剂与化学品

磺化钴（II）酞菁（CoPcS）购自上海D&B生物科技有限公司。谷胱甘肽（GSH）和100 mM Tris-HCl缓冲液（pH = 7.4）购自北京索莱宝科技有限公司。过氧化氢（H₂O₂，30%分析纯）购自北京化工厂。L-精氨酸（L-Arg）和甘氨酸（Gly）购自阿拉丁公司。L-组氨酸（L-His）、盐酸多巴胺（DA）、L-抗坏血酸（AA）和尿酸（UA）购自相关供应商。

CoPcS-CNP的表征

通常，制备的碳纳米移液器（CNP）平均直径约为200纳米（透射电子显微镜，TEM见图S1）。随后，将磺化钴酞菁（CoPcS，化学结构见图S2）修饰到CNP的内壁上。TEM和EDS元素映射分析（图1）证实了修饰电极中C、N和Co元素的引入。这些元素在内壁的均匀分布表明CoPcS成功修饰到碳纳米移液器上。

结论

总之，通过利用简单的表面吸附方法，我们开发了一种CoPcS修饰的碳纳米移液器，该传感器对过氧化氢具有优异的选择性、稳定性和定量检测性能。传感器对H₂O₂浓度在10至1500 μM范围内呈现线性响应，检测限为1.7 μM。凭借纳米级尖端和大内部电活性界面的优点，纳米级尖端允许直接进行伏安法和安培法测量，同时内部大表面面积确保了高灵敏度。该传感器成功应用于单个活HeLa细胞内源性H₂O₂动态的实时跟踪和定量分析。数值模拟进一步帮助理解了不同细胞中监测H₂O₂时观察到的不同电流趋势。这项工作为单细胞水平H₂O₂电化学检测提供了新平台，促进了对氧化应激下ROS相关细胞过程的理解，并在抗癌药物筛选方面具有潜在应用价值。