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为解决精确检测肾上腺素（Epinephrine）以诊断神经系统疾病和推进药物研发的问题，研究人员开展基于聚合物稳定银纳米颗粒复合催化剂的肾上腺素检测研究。结果显示该传感器检测限低、选择性高。这为临床和研究中的现场检测提供了新工具。
在生命科学和健康医学领域，肾上腺素（Epinephrine）作为一种关键的儿茶酚胺，对调节交感神经系统和维持各种生理过程至关重要。它在人体体液中的浓度与多种生理功能密切相关，如支气管扩张、血压和心率调节等。同时，异常的肾上腺素水平与帕金森病、阿尔茨海默病等神经系统疾病紧密相连 。因此，精确测量肾上腺素的浓度对于诊断这些疾病和推动药物开发意义重大。
目前，虽然已有多种分析技术用于检测肾上腺素，如液相色谱、荧光法、分光光度法、化学发光法、毛细管电泳和安培法等，但这些方法在实际应用中仍存在一些局限性，例如操作复杂、成本高、需要专业设备等，难以满足现场快速检测的需求。因此，开发一种高效、灵敏、选择性好且便于现场检测的肾上腺素传感器成为研究的重点。
为了解决这些问题，来自未知研究机构的研究人员开展了一项关于基于聚合物稳定银纳米颗粒复合催化剂的肾上腺素检测研究。研究成果发表在《Biochemical Engineering Journal》上。
研究人员运用了多种关键技术方法：首先，采用紫外（UV）介导的方法合成聚合物稳定的银纳米颗粒，该方法能原位形成银纳米颗粒和聚氨基水杨酸，使纳米颗粒得到稳定和功能化；其次，利用透射电子显微镜（TEM）、X 射线衍射（XRD）、拉曼光谱和 X 射线光电子能谱（XPS）等技术对合成的金属 - 聚合物复合系统进行表征；此外，运用循环伏安法（CV）、方波伏安法、计时电流法等电化学技术研究肾上腺素在催化剂存在下的氧化还原行为，并构建基于扩展栅场效应晶体管（EG - FET）和微控制器的传感器用于肾上腺素检测。
研究结果
- 聚合物稳定银纳米颗粒的合成与表征：通过 UV 介导的反应，4 - 氨基水杨酸（ASA）与硝酸银反应形成 Ag (I)-ASA 络合物，经 UV 照射后，该络合物发生氧化聚合，银离子被还原成银原子，进而形成纳米级银颗粒，由聚合物稳定。UV - Vis 光谱显示，随着反应进行，在 405nm 处的吸收峰逐渐增强，表明银纳米颗粒的形成和生长。TEM 图像显示银颗粒均匀分布在聚合物基质中，粒径范围为 1 - 30nm。XRD 分析表明银颗粒具有面心立方（FCC）晶体结构，拉曼光谱和 XPS 分析则进一步揭示了聚合物和银纳米颗粒的结构与组成。
- 电化学检测肾上腺素：CV 研究表明，Ag - PASA 修饰的玻碳电极（GCE）在 0.2 - 0.6V 之间出现宽峰，表明肾上腺素在该电极上被氧化为肾上腺素醌，且该过程为不可逆过程。不同浓度肾上腺素的 CV 响应显示，0.44V 处的峰电流与肾上腺素浓度呈比例关系，检测限为 0.91μM，灵敏度为 2.50μA?μM-1·cm-2。方波伏安法检测肾上腺素的性能更好，检测限为 0.82μM，灵敏度为 4.52μA?μM-1·cm-2。计时电流法研究显示，该催化剂对肾上腺素具有高选择性，对尿酸、葡萄糖、柠檬酸、多巴胺和抗坏血酸等干扰物无明显响应。
- pH 和电极稳定性研究：研究发现，Ag - PASA 修饰的电极在中性 pH 条件下对肾上腺素的催化活性最佳，催化效率最高。对该电极进行 100 次 CV 循环测试，结果表明电极稳定性良好，初始峰电流从 1.69μA 增加到 2.12μA，变化较小。
- EG - FET 检测肾上腺素：基于 EG - FET 的传感器以 Ag - PASA 涂覆的 ITO 为工作电极，检测肾上腺素时，随着肾上腺素的加入，传感器的电流逐渐减小。该传感器在 2 - 6μM 范围内具有良好的线性关系，检测限为 0.72μM，灵敏度为 0.049μA?μM-1·cm-2。漂移率研究显示，传感器的平均漂移为 3mV/h，稳定性良好。在不同 pH 条件下，传感器在中性 pH 时对肾上腺素的响应最明显。此外，该传感器对肾上腺素具有高选择性，对其他干扰物响应较小。
- 微控制器基肾上腺素传感器：基于微控制器的传感器在 0.5 - 7μM 肾上腺素浓度范围内进行测试，对 0.5μM 肾上腺素的响应电压变化显示出 19mV/μM 的灵敏度和 99% 的线性度。该传感器具有良好的重复性和稳定性，标准偏差为 3.6%，漂移率低至 2mV/h，且具有较长的保质期。
研究结论与讨论
本研究成功合成了基于聚合物稳定银纳米颗粒的混合系统，并利用多种检测技术实现了对肾上腺素的灵敏和选择性识别。多种电化学技术表现出高选择性、高重复性和低检测限。基于 EG - FET 的传感器通过调节栅极电压，性能可靠、灵敏度高且稳定性好；基于微控制器的传感器能快速、直接地测量电压变化。该研究为传感器的设计和优化提供了有价值的见解，展示了其在满足可靠、适应性强和成本效益高的检测系统需求方面的潜力。未来的研究将聚焦于通过先进的微加工技术、柔性电子集成、优化的电源管理以及低功耗无线通信系统的开发，进一步提升传感器的小型化水平。
