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In situ detection of dopamine in single living cells by molecularly imprinted polymer-functionalized nanoelectrodes

分子印迹聚合物 纳米技术 原位 一次性使用 聚合物 多巴胺 材料科学 化学 生物 催化作用 有机化学 工程类 选择性 神经科学 工艺工程
作者
Chu Zhou,Xiaoxue Xi,Xiong Liu,Wei Wen,Xun Zhang,Zhen Wu,Shengfu Wang
出处
期刊:Biosensors and Bioelectronics [Elsevier]
卷期号:: 116332-116332
标识
DOI:10.1016/j.bios.2024.116332
摘要

In situ detection of dopamine (DA) at single-cell level is critical for exploring neurotransmitter-related biological processes and diseases. However, the low content of DA and a variety of distractors with similar oxidation potentials as DA in cells brought great challenges. Here, a sensitive and specific electrochemical nanosensor was proposed for in situ detection of DA in single living cells based on nanodiamond (ND) and molecularly imprinted polymer (MIP)-functionalized carbon fiber nanoelectrode (ND/MIP/CFNE). Due to its excellent electrocatalytic property, ND was modified to the surface of CFNE based on amide bonding. Compared with bare CFNE, ND-modified CFNE can enhance oxidation currents of DA by about 4-fold, improving signal-to-noise ratio and detection sensitivity. MIP was further electropolymerized on the surface of nanoelectrodes to achieve specific capture and recognition of DA, which could avoid the interference of complex matrix and analogs in cells. Taking advantage of the precise positioning capability of a single-cell analyzer and micromanipulator, ND/MIP/CFNE could be precisely inserted into different locations of single cells and monitor oxidation signal of DA. The concentration of DA in the cytoplasm of single pheochromocytoma (PC12) cell was measured to be about 0.4 μM, providing a sensitive and powerful method for single-cell detection. Furthermore, the nanoelectrodes can monitor the fluctuation of intracellular DA under drug stimulation, providing new ideas and methods for new drug development and efficacy evaluation.
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