高灵敏度多巴胺检测器将使用2D材料

宾夕法尼亚州立大学领导的一个小组(包括伦斯勒理工学院和中国及日本的大学)认为，一种超灵敏的多巴胺检测器可以帮助早期诊断导致多巴胺过多或过少的几种疾病。

多巴胺是一种重要的神经递质，可用于诊断帕金森氏病，阿尔茨海默氏病和精神分裂症等疾病。

艾达说：“如果您能够开发出一种非常灵敏但易于使用和便携式的检测器，该检测器可以识别多种多巴胺浓度(例如在汗液中)，这将有助于以非侵入性方式监测个人的健康状况。”宾夕法尼亚州立大学电气工程学助理教授Ebrahimi和8月7日发表在《科学进展》上的论文的通讯作者。

他们的工作表明，通过将少量锰添加到称为“二硫化钼”的二维层状材料中，与其他已报道的结果相比，它们可以将灵敏度提高许多数量级，同时还可以实现高特异性。重要的是，它们的检测器价格低廉且灵活，可以实时检测背景介质(包括缓冲液，血清和汗液)中的多巴胺。

“关于我们的方法，电化学沉积是一种非常简单且可扩展的沉积这些化学物质的新方法，”第二，第一作者，作者Verne M. Willaman的Mauricio Terrones说。“空军对造成压力的神经递质很感兴趣。我认为这是一种可穿戴的传感器。”

RPI的Humberto Terrones和他的小组进行了计算研究，使他们能够解释锰的添加如何改善对多巴胺的反应。实验工作在宾夕法尼亚州原子薄多功能涂层中心(ATOMIC)内进行。

“将实验结果与计算研究相结合被证明是非常有见地的，因此，我认为我们在整个项目中都学到了很多东西，”论文的第一作者，宾夕法尼亚州立大学的博士生Derrick Butler说。“开发这些材料并以可以改善其他人的健康和福祉的方式应用它们，使这项工作特别令人愉悦和有意义。”

他的共同首席作者，博士生余磊补充说：“一个挑战是开发一种可扩展的方法来桥接基础研究和实际应用。我们的方法基于电沉积，该方法已在工业中得到广泛使用，因此提供了一种可扩展的途径以可扩展的方式对MoS2进行功能化。此外，我相信这个跨学科的团队是找到对MoS2进行功能化以进行超灵敏多巴胺检测的正确方法的关键。”

在进一步的工作中，该小组希望找到其他材料组合，以其电流传感器的特异性来检测多种其他生物标记。创建将实验研究与计算方法结合起来的“工具包”，将产生具有多功能功能的新材料。这可能超出人类健康范围，例如对检测有毒气体，水污染或生物防御剂有用。

埃布拉希米说：“将来，我们可以设想一种组合的传感器/执行器，可以同时检测多巴胺并提供治疗。这些传感器可以与小型芯片集成在一起，以集成传感，执行，控制和数据处理。”