基于丝网印刷电化学传感器的亚硝酸根检测平台及其在体外细胞毒性评估中的应用

《Talanta》：Evaluating in-vitro cellular toxicity through the analysis of nitrite ions variation at printed electrochemical strips

本研究针对传统Griess法检测亚硝酸根（NO2-）存在的操作繁琐、依赖大型仪器等问题，开发了一种基于柔性聚酯薄膜的丝网印刷电化学传感器。该传感器可直接检测LPS刺激的巨噬细胞上清液中NO2-浓度，检测限达1.7 μM，与Griess法高度相关（r=0.980）。研究成功应用于三种抗炎药物（erucin、naproxen、deflazacort）的药效评估，为体外细胞毒性检测提供了便携、低成本的解决方案。

　　

当我们的身体发生炎症时，免疫细胞会产生一种重要的信号分子——一氧化氮（NO）。这种分子在体内扮演着双重角色：适量时能帮助抵抗病原体，但过量产生则会加重炎症反应，甚至导致组织损伤。由于NO在体内极不稳定，科学家们通常通过检测其稳定代谢产物亚硝酸根（NO₂^-）来间接反映NO水平。传统检测亚硝酸根的方法是Griess法，虽然可靠但过程繁琐，需要多种试剂和大型仪器，限制了其在快速检测中的应用。

正是在这样的需求背景下，来自意大利那不勒斯费德里科二世大学的研究团队开发了一种新型电化学传感器，相关研究成果发表在分析化学领域知名期刊《Talanta》上。这项研究致力于解决传统检测方法的局限性，为炎症相关研究和细胞毒性评估提供更便捷的技术手段。

研究人员采用丝网印刷技术在柔性聚酯薄膜上制备电极，通过差分脉冲伏安法（DPV）直接检测细胞上清液中的亚硝酸根浓度。实验以脂多糖（LPS）刺激的小鼠巨噬细胞系J774为炎症模型，并选用三种作用机制不同的抗炎药物（erucin、naproxen和deflazacort）进行药效验证。

Reagents and equipment

研究使用分析级试剂，磷酸盐缓冲盐水（PBS）由商品化片剂配制。丝网印刷电化学传感器的柔性基底采用商业化的聚酯薄膜，导电银/氯化银和石墨油墨来自标准供应商。电化学检测使用便携式恒电位仪，细胞实验采用J774巨噬细胞系，在标准细胞培养条件下进行。

Results and discussion

传感器在0-160 μM浓度范围内呈现良好线性关系，校准曲线为y=0.12x+8.95×10^-8，检测限低至1.7 μM，日内和日间精密度分别达到3.9%和4.1%。与方法学对比显示，传感器检测结果与Griess法高度一致（Pearson相关系数0.980，p<0.001）。在细胞实验中，传感器成功监测到LPS刺激引起的亚硝酸根浓度升高，以及三种抗炎药物的剂量依赖性抑制效果，证实了其在药物筛选中的应用价值。

Conclusions

该研究开发了一种基于丝网印刷技术的柔性电化学传感器，能够直接、灵敏地检测细胞培养上清液中的亚硝酸根。传感器无需电极修饰即可实现微摩尔级检测，且与标准方法具有良好一致性。研究还验证了传感器在抗炎药物药效评估中的实用性，为炎症相关研究和药物筛选提供了简便、经济的检测平台。

这项研究的创新之处在于将简单的丝网印刷技术与电化学检测相结合，创造了无需复杂前处理的直接检测方法。传感器的便携性和低成本特点使其特别适合资源有限的实验室使用，也为现场快速检测提供了可能。未来，该技术平台有望扩展到其他生物标志物的检测，在疾病诊断和药物开发领域发挥更大作用。