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Chemistry

用于增强神经化学检测的金纳米粒子改性碳纤维微电极

Published: May 13, 2019 doi: 10.3791/59552
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,2
1Department of Chemistry, American University, 2Center for Behavioral Neuroscience, American University

Summary

在这项研究中,我们用金纳米粒子修改碳纤维微电极,以提高神经递质检测的灵敏度。

Abstract

30多年来,碳纤维微电极(CFMEs)一直是神经递质检测的标准。通常,碳纤维被吸进玻璃毛细血管,拉到细锥体,然后用环氧树脂密封,以创建用于快速扫描循环伏特测量测试的电极材料。不过,使用裸粮和公司有几个限制。首先,碳纤维主要含有基平面碳,其表面积相对较低,灵敏度低于其他纳米材料。此外,石墨碳受其时间分辨率和相对较低的导电性的限制。最后,已知神经化学和大分子在碳电极表面结垢,形成非导电聚合物,阻止进一步的神经递质吸附。在这项研究中,我们用金纳米粒子修改CFME,通过快速扫描循环伏特测量来增强神经化学测试。Au3+是从胶体溶液电镀或浸渍到CFM表面的。由于黄金是一种稳定且相对惰性的金属,是神经化学分析测量的理想电极材料。金纳米粒子改性(AuNP-CFMEs)对多巴胺反应的稳定性超过4小时。此外,AuNP-CFME 表现出比未改性 CFM 更高的灵敏度(循环伏象图的峰值氧化电流)和更快的电子转移动力学(较低 +EP或峰值分离)。AuNP-CFMEs 的发展为在检测的较低限度下检测多巴胺浓度和其他神经化学品的快速变化提供了新型电化学传感器的创建。这项工作在增强神经化学测量方面有着巨大的应用。金纳米粒子改性CFM的产生对于开发新型电极传感器以检测啮齿动物体内的神经递质至关重要,研究药物滥用、抑郁、中风、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺血、缺和其他行为和疾病状态。

Introduction

碳纤维微电极(CFMEs)1最好用作生物传感器,用于检测几个关键神经递质2的氧化,包括多巴胺3、去甲肾上腺素4、血清素5、腺苷6、组胺7,和其他人8。碳纤维的生物相容性和尺寸使它们最适合植入,因为与较大的标准电极相比,可减轻组织损伤。9 CME 已知具有有用的电化学特性,并且能够快速测量时使用快速电化学技术,最常见的快速扫描循环伏特测量 (FSCV)10,11。FSCV是一种技术,扫描应用电位快速,并提供特定的循环伏象图的特定分析物12,13。快速扫描产生的大充电电流在碳纤维上稳定,可以背景减去以产生特定的环伏图。

由于其最优的电化学和神经生物学的重要性,多巴胺得到了广泛的研究。儿茶酚胺多巴胺是一种重要的化学信使,在神经系统内的运动、记忆、认知和情绪控制中起着关键作用。多巴胺的过剩或缺乏会导致许多神经和心理干扰;其中包括帕金森病、精神分裂症和成瘾行为。今天,帕金森病仍然是一种普遍的疾病,由于参与多巴胺合成的中脑神经元的退化14。帕金森病的症状包括震颤、运动缓慢、僵硬和保持平衡的问题。另一方面,可卡因15和安非他明16、17等兴奋剂促进了多巴胺的溢出。药物滥用最终取代多巴胺的常规流动,使大脑需要多巴胺过剩,最终导致成瘾行为。

近年来,在神经递质检测18中,一直强调提高电极功能。提高电极灵敏度的最广泛方法是涂覆纤维表面。令人惊讶的是,对金属纳米粒子电极位置对碳纤维的研究有限。黄金等金属纳米粒子,可与其他功能材料一起电沉积在纤维表面20。例如,增加神经递质吸附的电活性表面积。电沉积金属纳米颗粒形成迅速,可纯化,并附着在碳纤维上。电化学对于贵金属纳米粒子的沉积和碳纤维的表面增强仍然具有重要意义,因为它能够控制这些纳米粒子的成核和生长。最后,增加的催化和导电特性,以及改进的大众运输是利用金属纳米粒子进行电分析的其他优势。

美国大学高级实验室序列课程(实验生物化学I和II CHEM 471/671-472/672)是分析、物理和生物化学实验室的组合。第一学期是实验室技术概述。第二学期是一个学生驱动和主导的研究项目21。对于这些项目,学生以前曾研究过生物分子、蛋白质、肽和氨基酸促进合成金纳米粒子22、23的机制。最近的工作侧重于在电极表面上形成金纳米粒子(AuNP)生产,以及评估AuNPs对CFM检测神经递质的能力的影响。在目前的工作中,实验室应用了该技术来证明CFM在检测多巴胺氧化方面的灵敏度是通过AuNP在纤维表面的电镀来增强的。每个裸CFME的特点是在检测多巴胺氧化电流以测量CFME表面多巴胺氧化时,扫描速率、稳定性和多巴胺浓度各不相同。然后,Au3+被电化为 Au 0,同时电沉积到光纤表面作为纳米粒子,然后进行一系列表征实验。经过直接比较,发现AuNP-CFM具有较高的多巴胺检测灵敏度。AuNP通过电极定位均匀涂覆到纤维表面,使电活性表面积更高;从而增加多巴胺在改性电极表面的吸附。这导致更高的多巴胺氧化电流。AuNP-CFME多巴胺氧化和还原峰(+Ep)的潜在分离也较小,表明电子转移动力学更快。这项研究的未来工作包括对裸和AuNP-CFME进行体内测试,以检测多巴胺。

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Protocol

1. 碳纤维微电极的建造

  1. 碳纤维的制备
    1. 要创建碳纤维微电极,首先使用手、手套和铲子逐一分离碳纤维(碳纤维,直径 7 mm)。
    2. 从扭曲的纱线中拉出或拉一根纤维。
    3. 将分离的碳纤维吸入玻璃毛细管(单桶硼硅酸盐毛细管玻璃,无微丝,外径 1.2 mm,内径 0.68 mm)。
    4. 通过切割一块长约 10 厘米 x 25 厘米宽的纸板,为电极创建电极支架。
  2. 使用垂直毛细管拉拔器拉动电极。
  3. 打开垂直毛细管拉拔器的滑动门。
  4. 通过逆时针旋转钻头,并有足够的空间插入玻璃毛细管,松开并拆下金属支架杆。
  5. 将玻璃毛细管插入电极支架。手动将玻璃毛细管举到垂直毛细管的顶部。
  6. 顺时针用钻头拧紧玻璃毛细管,而不会打碎或打碎玻璃毛细血管。
  7. 调整加热器 1、加热器 2 和磁铁设置,以便制造商建议将玻璃毛细管拉到电极材料的精细片中。
  8. 按下红色启动按钮加热盘绕线圈,通过压力、重力和加热来拉动电极。
  9. 让盘绕线圈从红色热状态冷却。用剪刀将两个拉电极从上到下连接起来,切割碳纤维。使用钻夹方法沿逆时针方向旋转,将玻璃毛细管从垂直毛细管拉拔器上拆下。

2. 碳纤维微电极制备

  1. 在立体镜或显微镜下,用手术剪刀或锋利的剃刀刀片将玻璃毛细管表面伸出的碳纤维切割至约100~150 μm的长度。
  2. 将 10 克环氧树脂与 0.2 mL 的硬化剂混合在 25 mL 小瓶中,使用棉签制备环氧树脂溶液。
  3. 仅将每个电极的尖端浸入环氧树脂和硬化剂溶液中约 15 s。
  4. 将上述碳纤维微电极顶部浸入丙酮中约 3 s,以洗去碳纤维微电极桶中多余的环氧树脂。

3. 电镀

  1. 将工作电极(碳纤维微电极)放在0.5 mM HAuCl4溶液中,以及使用微操作器的氯化银(Ag/AgCl)。
  2. 将工作电极和参考电极连接到电位和头级。
  3. 打开 UNC HDCV 软件。更改软件上的设置以应用波形。在计算机设置中输入以下波形:在包含 0.5 mM HAuCl4的 0.1 M KCl 溶液中扫描 0.2 V 至 +1.0 V,扫描速率为 50 mV/s,10 个周期。按绿色箭头应用波形。然后,按开始按钮开始记录测量值。

4. 扫描电子显微镜

注:使用扫描电子显微镜仪器(SEM)对光和金纳米粒子改性碳纤维微电极。将样品加载到黑色导电胶带上,并按照制造商的说明进行操作。

  1. 打开仪器
    1. 转动启动和释放的密钥。
    2. 通过双击打开 InTouchScope 软件。
    3. 释放密钥。它应该自己降落在I符号上。
    4. 等待 EVAC 按钮停止闪烁。
    5. EVAC 按钮停止闪烁后,按 VENT 按钮。
    6. 等待 VENT 按钮停止闪烁。
    7. 确保工作距离 (WD) 为 20 mm = 30 mm。
    8. 等待时,准备示例。
  2. 扫描
    1. 一旦 VENT 按钮停止闪烁,将样品加载到仪器中。
    2. 在装载样品时,确保样品架的弯曲部分指向仪器。
    3. 加载样品后,按 EVAC 按钮。
    4. 将工作距离调整到 10 mm。
    5. EVAC 按钮停止闪烁后,打开计算机。
    6. 单击桌面上的触控范围软件。有两个触摸范围软件,点击一个没有绿色和黄色圆圈。
    7. 打开软件后,单击 OBSERVE(屏幕右上角)可打开光束。在单击 OBSERVE 之前,确保 EVAC 按钮已停止闪烁。
    8. 开始分析样本。
    9. 确保电压、工作距离 (WD) 和探头电流 (PC) 设置为可接受。
    10. 缩小 (+50X) 以进行更高的设置,放大较低的设置。
    11. 将工作距离设置为 10 mm。
    12. 在拍摄示例图片之前,请确保图片将保存到所需的目标文件夹中。
    13. 要选择所需的文件夹,请单击设置(屏幕左上角)。
    14. 通过闪存驱动器从计算机导出图片。
  3. 关闭
    1. 单击 OBSERVE 可关闭光束。
    2. 按下 VENT 按钮并等待其停止闪烁。
    3. 在等待 VENT 按钮停止闪烁时,将工作距离调整回 20 mm = 30 mm。
    4. 一旦 VENT 按钮停止闪烁,从仪器上卸载样品。
    5. 按下 EVAC 按钮,等待其停止闪烁。
    6. EVAC 按钮停止闪烁后,退出软件并关闭计算机。
    7. 转动O符号的钥匙以完全关闭仪器。

5. 快速扫描循环伏特测量测试

  1. 将碳纤维微电极与 Ag/AgCl 参考电极一起连接到电位和头级。
  2. 使用微操作器,通过手动调整 X、Y 和 Z 测量旋钮,将碳纤维微电极降至流单元中。
  3. 在 DI 水中制备缓冲液(131.5 mM NaCl,3.25 mM KCl,1.2mM CaCl 2,1.25 mM NaH2PO4,1.2 mM MgCl2,和 2.0 mM Na2SO4,pH值调整为 7.4)。
  4. 用磷酸盐缓冲盐水 (PBS) 缓冲液 (pH = 7.4) 填充流动细胞。
  5. 使用填充的 60 mL 缓冲注射器,以大约 1 mL/min 的速度将 PBS 缓冲液注入流细胞。
  6. 将电极放入流动单元,按绿色按钮应用波形。观察示波器并切割电极或调整增益以防止过载。在每个电极运行之间留出大约 10 分钟的平衡。
  7. 将默认波形设置为多巴胺波形。在 10 Hz 和 400 V/s 下扫描从 + 0.4 V 到 1.3 V。
  8. 在上氯酸中制备10mM多巴胺、血清素、去甲肾上腺素等的库存溶液。将神经化学物质稀释至缓冲液中最终浓度为1μM,使用移液器在10 mL的PBS缓冲液中移液1μM的多巴胺溶液。
  9. 要开始测量,请按记录按钮。10 s 后,将 0.2 mL 的 1 μM 多巴胺注射到流动细胞或任何其他神经递质浓度中。相应地调整浓度、扫描速率、波形(保持电位或开关电位)。将总运行时间设置为 30 s。
  10. 使用 HDCV 分析软件分析运行情况。根据需要更改参数。
  11. 实验完成后,通过注入3 mL的水,然后将空气注入流动单元的缓冲器和喷射口,分别清洗流量单元三次。
  12. 关闭波形和仪器。

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Representative Results

在图1中,我们显示了一个原理图,其中FSCV测试用于测量体外神经递质的浓度。图 1显示了应用的多巴胺波形。三角形波形扫描从 -0.4 V 到 1.3 V 在 400 V/s。在图的左侧的第二部分,它显示多巴胺氧化多巴胺-正射奎酮(DOQ),从麻醉剂表面到电极表面的两个电子转移过程。最后,当前与时间图的叠加与颜色图叠加。当前与时间图是多巴胺氧化的表示形式。当没有多巴胺氧化时,它是平的,当多巴胺被氧化为多巴胺-正骨素时垂直上升,然后从电极表面还原到多巴胺作为酶体吸附剂,然后从电极表面分离。颜色图是电流的三维图。黄色电流是背景电流(接近零),而绿色图是正氧化电流(多巴胺氧化到多巴胺正骨),蓝色图是负还原电流(多巴胺正奎酮还原多巴胺)。

SEM 用于成像裸碳电极和改性碳电极的表面特征。在图2中,我们看到三种不同类型的电极材料在表面特征上的独特差异。在图2a中,显示了一个裸碳纤维微电极。纤维直径约为7微米,沿外部有圆柱形脊。图2b显示金纳米粒子电沉积在碳纤维表面约20分钟,从碳纤维表面凸出大块锋利的金脊。通过EDS/EDX测量进一步验证了黄金的存在。然后,我们将电极放置时间缩短到 5 分钟,其中我们观察到薄均匀涂层黄金,如图2c所示。

灵敏度与电子转移的比较

图3a显示了灵敏度和电子转移的比较。如重叠环伏图所示,金改化碳纤维微电极具有显著更高的峰值氧化电流(图3b)和更快的电子转移动力学(+EP)。显著性使用未配对的 t 检验(P = .004 和 .0016)测量。误差条是平均值的标准误差。

稳定性

裸 (图 4a) 和金纳米粒子修饰 (图 4b) CFM 在流动单元中放置 4 小时. 测量值,以检测 1 μM 多巴胺每小时超过 4 小时.两个电极对多巴胺有稳定的反应。对多巴胺(无水氧化)的稳定反应对于在生物组织中进行测量至关重要。误差条是平均值的标准误差。

扫描速率

扫描速率从 100 V/s 到 1,000 V/s 不等。Bare (图 5a) 和金纳米粒子 (图 5b) 修改电极均显示与多巴胺检测的线性响应,因此,指示对裸层和金纳米粒子表面的吸附控制微 电极。误差条是平均值的标准误差。

浓度

光子(图6a)和金纳米粒子改性(图6b)碳纤维微电极的浓度从100 nM到100 μM多巴胺不等。线性范围从 100 nM 到 10 μM。10 μM 后,我们观察到一个无症状曲线,表示多巴胺在碳纤维微电极表面超饱和。多巴胺峰值氧化电流相对于多巴胺浓度的线性响应表示对电极表面的吸附控制。大脑中与生理相关的多巴胺浓度在此范围内,并且因大脑区域而异。

Figure 1
图 1.多巴胺氧化的示意图。碳纤维微电极氧化多巴胺的覆盖。电荷转移从表面显示,因为多巴胺被氧化为多巴胺-正锥酮,并返回多巴胺作为三角形多巴胺波形应用(-0.4 V至1.3 V在400 V/s)。显示当前与时间和颜色图,表示多巴胺氧化(绿色)和多巴胺减少(蓝色)。请点击此处查看此图的较大版本。

Figure 2
图 2.(a) 裸碳纤维微电极的SEM图像,(b)具有20分钟电极沉积时间的金纳米粒子改性碳纤维微电极,以及(c)具有5分钟电极沉积时间的金纳米粒子修饰微电极。这为基金纳米颗粒涂层的尺寸和厚度可以通过电极定位时间进行控制提供了原理证明。请点击此处查看此图的较大版本。

Figure 3
图 3.裸和金纳米粒子改性电极的敏感性比较。(A) 裸和金纳米粒子改性微电极的循环伏特图的叠加。(B. 条形图表示裸和金纳米粒子改性微电极的峰值氧化电流差异.(C. 条形图显示裸粒子和金纳米粒子改性微电极之间在 μEP 中的差异.误差条是平均值的标准误差。请点击此处查看此图的较大版本。

Figure 4
图 4.稳定性实验。(A) 裸和 (B) 金纳米粒子改性微电极被放置在流动单元中,总共至少 4 小时。他们对1μM多巴胺的灵敏度测量超过4小时。两者对多巴胺的响应均超过4小时。 误差条是均值的标准误差。请点击此处查看此图的较大版本。

Figure 5
图 5.扫描速率实验。(A) 裸和(B) 金纳米粒子改性微电极被放置在流动单元中,扫描速率从100 V/s到1,000 V/s不等。裸和金纳米粒子改性微电极在扫描速率方面均具有线性响应,从而表示多巴胺对裸层和金纳米粒子改性碳纤维微电极表面的吸附控制。误差条是平均值的标准误差。请点击此处查看此图的较大版本。

Figure 6
图 6.浓度实验。(A) 裸和 (B) 金纳米粒子改性微电极暴露于各种浓度的多巴胺 100 nM = 100 μM.裸和金纳米粒子改性微电极对多巴胺的线性响应高达10μM,从而表示对电极表面的吸附控制。在浓度高于10μM时,我们观察到一个去阴度曲线,通过占据所有吸附位点,从而进行更多的扩散控制,表明电极表面的多巴胺饱和。请点击此处查看此图的较大版本。

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Discussion

在这项研究中,我们演示了一种利用快速扫描循环伏位测量来检测神经递质(如多巴胺)的金纳米粒子改性碳纤维微电极的新方法。该方法是提高生物分子检测灵敏度的一种高效、绿色、相对廉价的方法。沉积在碳纤维表面的金的厚度可以通过电镀时间和电极液中黄金的浓度加以控制。除更快的电子转移动力学外,金改用碳纤维微电极的电活性表面积明显高于裸电极。与裸露的未改性电极材料相比,它们具有更高的灵敏度和较低的检测限制。此外,在流动单元中测试至少 4 小时时,电极对多巴胺检测表现出稳定性。在指示电极表面吸附控制的金改性碳纤维电极的扫描速率和浓度方面,多巴胺检测的峰值氧化电流存在线性响应。

该协议的关键步骤包括用垂直毛细管拉拔器拉取碳纤维微电极,并使用环氧树脂实现玻璃毛细管和碳纤维之间的界面粘附。此外,在电极放置碳纤维表面时,在电极表面有薄薄的均匀涂层与将多余的黄金沉积到碳纤维表面之间保持平衡,这一点相当具有挑战性。电极,这将阻碍通过噪声和信号过载进行神经递质检测。修改和排除方法包括优化电位方法,包括时间和浓度。应该利用不同的金源(AuCl 3,HAuCl4和其他黄金水合物)来进行这些实验。该方法的局限性包括电沉积黄金由于过度沉积而使能势器的信号过载的可能性。此外,作为金属电极材料,金改性电极在扫描到更高的电位(超过1.45 V)时可能会氧化水,从而干扰Anlyte信号。

该方法在该领域取得了显著进步,因为金纳米粒子修饰微电极显著增强神经递质检测,并且尚未使用 FSCV 彻底检查神经递质检测。增强CMF的电化学信号的另一种方法是改用碳纳米管24、25、26。将电极浸入碳纳米管悬浮液中通常会增加信号。然而,由于沉积碳纳米管的层是异构的,噪声也会增加。金纳米粒子沉积是一种快速、可重复、有效的方法,用于制造增强型生物分子传感器。未来的方法开发将包括优化碳纤维微电极的金纳米粒子修饰,在碳纤维微电极表面形成薄、均匀的金层。此外,还将研究和优化其他神经化学物质(去甲肾上腺素、血清素、组胺、腺苷等)的检测。最后,这些增强的金改性微电极将用于在啮齿动物或果蝇模型中对神经递质进行体内测量。通过金纳米粒子修饰增强多巴胺检测,可以在神经科学领域进行许多可能的应用和研究,如研究帕金森病、药物滥用和其他疾病。

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Disclosures

作者没有什么可透露的。

Acknowledgments

我们要感谢美国大学、学院研究支持赠款、美国宇航局DC太空赠款和NSF-MRI+1625977。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Dopamine hydrochloride Sigma Aldrich H8502-5G
Phosphate Buffered Saline Sigma Aldrich P5493-1L
Pine WaveNeuro Potentiostat Pine Instruments NEC-WN-BASIC This orders comes in bulk with all other accessories such as headstages, adapters, cords, and other electronics
Pine Flow Cell and Micromanipulator Pine Instruments NEC-FLOW-1 This is also another bulk order including the micromanipulator, flow cell, knobs, tubing, connectors, etc.
Glass-Capillary A-M Systems 602500
T-650 Carbon Fiber Goodfellow C 005711
Epon 828 Epoxy Miller-Stephenson EPON 828 TDS
Diethelynetriamine Sigma Aldrich D93856-5ML
Gold (III) chloride Sigma Aldrich 254169 Comes as either HAuCl4 or AuCl3
pH meter Fisher S90528
Farraday Cage AMETEK TMC 81-334-03
Syringe Pump NEW ERA PUMP NE-1000
Eppendorf Pipettes and Tips Eppendorf 2231000222 This is also a bulk order containing multiple pipettes and tips
10 -1,000 mL beakers VWR 10536-390
Carbon fiber Goodfellow C 005711
SEM JEOL JSM-IT100

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References

  1. Zestos, A. G., Nguyen, M. D., Poe, B. L., Jacobs, C. B., Venton, B. J. Epoxy insulated carbon fiber and carbon nanotube fiber microelectrodes. Sensors and Actuators B: Chemical. 182, 652-658 (2013).
  2. Bucher, E. S., Wightman, R. M. Electrochemical analysis of neurotransmitters. Annual review of analytical chemistry. 8, 239-261 (2015).
  3. Zestos, A. G., Venton, B. J. Communication—Carbon Nanotube Fiber Microelectrodes for High Temporal Measurements of Dopamine. Journal of The Electrochemical Society. 165, G3071-G3073 (2018).
  4. Park, J., Takmakov, P., Wightman, R. M. In vivo comparison of norepinephrine and dopamine release in rat brain by simultaneous measurements with fast-scan cyclic voltammetry. Journal of neurochemistry. 119, 932-944 (2011).
  5. Abdalla, A., et al. In Vivo Ambient Serotonin Measurements at Carbon-Fiber Microelectrodes. Analytical chemistry. 89, 9703-9711 (2017).
  6. Ganesana, M., Venton, B. J. Early changes in transient adenosine during cerebral ischemia and reperfusion injury. PloS one. 13, e0196932 (2018).
  7. Denno, M. E., Privman, E., Borman, R. P., Wolin, D. C., Venton, B. J. Quantification of histamine and carcinine in Drosophila melanogaster tissues. ACS chemical neuroscience. 7, 407-414 (2016).
  8. Sanford, A. L., et al. Voltammetric detection of hydrogen peroxide at carbon fiber microelectrodes. Analytical chemistry. 82, 5205-5210 (2010).
  9. Heien, M. L., Johnson, M. A., Wightman, R. M. Resolving neurotransmitters detected by fast-scan cyclic voltammetry. Analytical chemistry. 76, 5697-5704 (2004).
  10. Raju, D., et al. Polymer modified carbon fiber-microelectrodes and waveform modifications enhance neurotransmitter metabolite detection. Analytical Methods. 11, 1620-1630 (2019).
  11. Jacobs, C. B., Ivanov, I. N., Nguyen, M. D., Zestos, A. G., Venton, B. J. High temporal resolution measurements of dopamine with carbon nanotube yarn microelectrodes. Analytical chemistry. 86, 5721-5727 (2014).
  12. Zestos, A. G., Yang, C., Jacobs, C. B., Hensley, D., Venton, B. J. Carbon nanospikes grown on metal wires as microelectrode sensors for dopamine. Analyst. 140, 7283-7292 (2015).
  13. Zestos, A. G. Carbon Nanoelectrodes for the Electrochemical Detection of Neurotransmitters. International Journal of Electrochemistry. , (2018).
  14. Kim, J. H., et al. Dopamine neurons derived from embryonic stem cells function in an animal model of Parkinson's disease. Nature. 418, 50 (2002).
  15. Zestos, A. G., et al. Ruboxistaurin Reduces Cocaine-Stimulated Increases in Extracellular Dopamine by Modifying Dopamine-Autoreceptor Activity. ACS Chemical Neuroscience. 10, 1960-1969 (2019).
  16. Zestos, A. G., Kennedy, R. T. Microdialysis Coupled with LC-MS/MS for In Vivo Neurochemical Monitoring. The AAPS Journal. 19, 1284-1293 (2017).
  17. Carpenter, C., et al. Direct and systemic administration of a CNS-permeant tamoxifen analog reduces amphetamine-induced dopamine release and reinforcing effects. Neuropsychopharmacology. 42, 1940 (2017).
  18. Zestos, A. G., Venton, B. J. Carbon Nanotube-Based Microelectrodes for Enhanced Neurochemical Detection. ECS Transactions. 80, 1497-1509 (2017).
  19. Zachek, M. K., Hermans, A., Wightman, R. M., McCarty, G. S. Electrochemical Dopamine Detection: Comparing Gold and Carbon Fiber Microelectrodes using Background Subtracted Fast Scan Cyclic Voltammetry. J Electroanal Chem (Lausanne Switz). 614, 113-120 (2008).
  20. Li, J., Xie, H., Chen, L. A sensitive hydrazine electrochemical sensor based on electrodeposition of gold nanoparticles on choline film modified glassy carbon electrode. Sensors and Actuators B: Chemical. 153, 239-245 (2011).
  21. Hartings, M. R., Fox, D. M., Miller, A. E., Muratore, K. E. A hybrid integrated laboratory and inquiry-based research experience: replacing traditional laboratory instruction with a sustainable student-led research project. Journal of Chemical Education. 92, 1016-1023 (2015).
  22. Hart, C., et al. Protein-templated gold nanoparticle synthesis: protein organization, controlled gold sequestration, and unexpected reaction products. Dalton Transactions. 46, 16465-16473 (2017).
  23. Hartings, M. R., et al. Concurrent zero-dimensional and one-dimensional biomineralization of gold from a solution of Au3+ and bovine serum albumin. Science and technology of advanced materials. 14, 065004 (2013).
  24. Xiao, N., Venton, B. J. Rapid, sensitive detection of neurotransmitters at microelectrodes modified with self-assembled SWCNT forests. Analytical chemistry. 84, 7816-7822 (2012).
  25. Zestos, A. G., Jacobs, C. B., Trikantzopoulos, E., Ross, A. E., Venton, B. J. Polyethylenimine Carbon Nanotube Fiber Electrodes for Enhanced Detection of Neurotransmitters. Analytical chemistry. 86, 8568-8575 (2014).
  26. Yang, C., et al. Carbon nanotubes grown on metal microelectrodes for the detection of dopamine. Analytical chemistry. 88, 645-652 (2015).

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化学 问题 147 快速扫描循环伏特 FSCV 碳纤维微电极 多巴胺 神经递质 金纳米粒子
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Mohanaraj, S., Wonnenberg, P.,… More

Mohanaraj, S., Wonnenberg, P., Cohen, B., Zhao, H., Hartings, M. R., Zou, S., Fox, D. M., Zestos, A. G. Gold Nanoparticle Modified Carbon Fiber Microelectrodes for Enhanced Neurochemical Detection. J. Vis. Exp. (147), e59552, doi:10.3791/59552 (2019).

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