基于准二维In2Se3纳米片的超灵敏电化学生物传感器用于神经递质多巴胺检测

为解决复杂生物环境中多巴胺（DA）检测易受干扰物质（如抗坏血酸、葡萄糖等）影响的问题，南京理工大学团队开发了基于准二维In2Se3纳米片的电化学传感器（In2Se3/GCE）。该传感器通过材料的大比表面积和独特电子转移特性，实现了0.003-300 μM的宽线性范围及1.0 nM的超低检测限，并展现出卓越的抗干扰性能，为神经退行性疾病研究提供了新工具。

　　

多巴胺（Dopamine, DA）作为中枢神经系统的关键神经递质，调控着情绪、运动功能和认知过程，其浓度异常与帕金森病、抑郁症等神经退行性疾病密切相关。然而，人体内DA浓度极低（血液0.1-0.4 nM，尿液0.1-1 μM），且常与抗坏血酸（AA）、尿酸（UA）等干扰物共存，传统检测方法面临灵敏度不足和选择性差的挑战。电化学法虽成本低、响应快，但电极材料性能直接影响检测效果。二维纳米材料因其量子尺寸效应和表面效应成为研究热点，而新兴的In₂Se₃纳米片尚未在生物传感领域充分开发潜力。

南京理工大学的研究团队在《Microchemical Journal》发表论文，通过高温热分解法合成准二维In₂Se₃纳米片，构建了In₂Se₃/GCE传感器。采用扫描电镜（SEM）和原子力显微镜（AFM）表征材料形貌，结合密度泛函理论（DFT）计算DA吸附机制，通过差分脉冲伏安法（DPV）和循环伏安法（CV）评估性能。

材料表征显示，In₂Se₃纳米片具有典型层状结构（厚度约4.2 nm）和直接带隙特性，X射线衍射（XRD）证实其为α相晶体结构。理论计算发现DA分子通过羟基与In₂Se₃（001）表面形成强相互作用，导致表面电荷重组，促进选择性吸附。传感性能测试表明，传感器在0.003-300 μM范围内呈线性响应（R²=0.997），灵敏度达1.0 nM，优于多数报道的DA传感器。抗干扰实验证实，即使存在10倍浓度的AA、UA、葡萄糖和H₂O₂，DA信号变化仍小于5%。

该研究首次将准二维In₂Se₃纳米片应用于DA检测，其卓越性能源于材料的三重优势：大比表面积提供丰富活性位点、独特的电子转移路径加速反应动力学、表面电荷重组机制增强选择性。Yuxuan Xie等作者指出，该技术为神经递质实时监测提供了新思路，未来可拓展至其他生物标志物检测。研究获得国家自然科学基金（22325804）和江苏省高校自然科学研究项目（1020240675）支持，相关成果有望推动神经疾病诊断工具的临床转化。