超灵敏且选择性的离子电子H2O2纳米传感器揭示了l-DOPA在单细胞水平上引发的双相氧化还原动态

《ACS Sensors》：Ultrasensitive and Selective Iontronic H2O2 Nanosensor Reveals the Biphasic Redox Dynamics Invoked by l-DOPA at a Single-Cell Level

本研究开发了一种基于水凝胶填充纳米滴管和双放大策略的超灵敏H2O2离子传感器，实现了对l-DOPA和VB6引发氧化还原动态的实时监测。实验发现l-DOPA在生理浓度（10 μM）具有神经保护作用（降低氧化应激20%），而在病理浓度（100 μM）则引发20倍氧化应激增强。值得注意的是，VB6的共给药显著加剧了氧化应激，揭示了其与l-DOPA的协同毒性增强效应。该成果不仅提供了新型高灵敏离子传感器方法学，还为帕金森病治疗中的氧化应激调控机制研究建立了新工具。

　　

作为帕金森病的金标准疗法，3,4-二羟基苯丙氨酸（L-DOPA）能够缓解运动症状，但矛盾的是，由于涉及过氧化氢（H?O?）生成的氧化还原反应，它还会诱发浓度依赖性的运动障碍和氧化应激。虽然维生素B6（VB6）可以调节L-DOPA的代谢和氧化还原平衡，但其与L-DOPA之间的药效相互作用仍存在争议，这主要是由于在研究细胞内H?O?动态变化时方法上的局限性。在这里，我们开发了一种超灵敏的H?O?离子传感器，该传感器结合了充满水凝胶的纳米管和双重放大技术，能够实时监测L-DOPA和VB6引起的氧化还原变化。通过利用氧纳米气泡作为换能器，并通过纳米限制离子传输和类似电泳的技术对过氧化氢酶进行预浓缩来放大信号，该传感器实现了超灵敏的H?O?检测（检测限为1.76 nM）和高时空分辨率。利用这种传感器，我们发现了L-DOPA的双相效应：在生理浓度（10 μM）下具有神经保护作用（减少了20%的氧化应激），而在病理浓度（100 μM）下则表现出神经毒性（使氧化应激增加了20倍）。值得注意的是，同时使用VB6会加剧氧化应激，表明VB6在L-DOPA的神经毒性中具有协同增强作用。这项工作不仅提供了一种新型的高灵敏度离子传感器方法，还能够实时监测生理和病理过程中的氧化还原动态变化。