综述:基于过渡金属配合物的电化学(生物)传感器用于多巴胺检测

【字体: 时间:2025年09月19日 来源:Critical Reviews in Analytical Chemistry 5.2

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  本综述系统评述了利用过渡金属配合物(Transition Metal Complexes)构建电化学(生物)传感器(Electrochemical (Bio)Sensors)检测神经递质多巴胺(Dopamine, DA)的最新进展。重点分析了金属配合物修饰电极的固定化策略、结构功能关系及其仿酶活性特性,为高灵敏度、低检测限的DA检测技术提供了重要理论依据和应用前景。

  

过渡金属配合物的独特优势

过渡金属配合物因其可调控的电子结构、氧化还原活性及类酶催化特性,成为构建电化学传感器的理想材料。其分子结构可模拟生物酶活性中心,通过金属离子(如铁、钴、镍、铜等)与有机配体的协同作用,显著增强对多巴胺(DA)的电催化氧化能力。这种仿生设计有效避免了生物酶稳定性差的问题,同时保留了高催化效率。

电极修饰与固定化策略

金属配合物主要通过物理吸附、共价键合、电聚合或包埋于高分子基质(如Nafion、壳聚糖)等方式固定于电极表面。其中,电聚合技术可实现薄膜厚度和均匀性的精确控制,而共价键合策略则提高了修饰层的稳定性。部分研究还采用纳米材料(如碳纳米管、石墨烯)作为载体,进一步增大比表面积和电子传输速率。

传感性能的关键影响因素

传感器的灵敏度与选择性主要受金属中心价态、配体空间构型及电极界面性质调控。例如,铜(II)配合物可通过Cu2+/Cu+氧化还原对催化DA转化为多巴胺醌,而大环配体(如酞菁、卟啉)可提供疏水空腔以减少抗坏血酸等干扰物的吸附。此外,溶液pH值直接影响DA的电离状态和反应路径,通常在近中性条件下获得最佳响应。

多巴胺检测的临床与行为学意义

DA作为中枢神经系统关键神经递质,其浓度异常与帕金森病(运动功能障碍)、精神分裂症(认知扭曲)、成瘾行为及抑郁症状密切相关。开发高选择性传感器有助于实时监测脑液、血清或尿液中的DA动态变化,为疾病诊断与药物治疗评估提供技术支持。

未来挑战与发展方向

当前研究仍面临复杂生物样本中干扰物(如抗坏血酸、尿酸)的识别难题。未来需通过设计手性配体、构建分子印迹界面或集成微流控技术提升选择性。同时,开发柔性可植入式传感器以实现活体长期监测,将是推动临床转化的重要方向。

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