纳米管作为用于检测神经递质的光学秒表

碳纳米管不仅在多巴胺存在下发光更亮，而且持续时间更长。闪光的时间段是检测生物信使物质的新参数。

来自波鸿和杜伊斯堡的一个跨学科研究小组发现了一种检测大脑中重要神经递质多巴胺的新方法。研究人员为此目的使用碳纳米管。在早期的研究中，由Sebastian Kruss教授领导的研究小组已经表明，在多巴胺存在的情况下，管子会发光更亮。现在跨学科小组表明，发光的持续时间也会发生变化。

“这是第一次以这种方式检测到像多巴胺这样重要的信使物质，”塞巴斯蒂安克鲁斯说。“我们相信，这将开辟一个新的平台，也可以更好地检测其他人类信使物质，如血清素。这项工作是克鲁斯在德国波鸿鲁尔大学物理化学的两个研究小组和弗劳恩霍夫微电子电路和系统研究所(IMS)之间的合作。

波鸿鲁尔大学的Linda Sistemich和Sebastian Kruss以及IMS和杜伊斯堡-埃森大学的同事在9年2023月<>日在线出版的Angewandte Chemie International Edition杂志上描述了这一结果。

使用多巴胺，纳米管发光更亮，更长

使用的传感器是由碳制成的管子，比人的头发细100万倍。如果用可见光照射它们，它们甚至可以发出近红外范围内的光，波长为000纳米，这是人类不可见的。

由Sebastian Kruss领导的先前研究表明，某些用生物聚合物修饰的碳纳米管在与某些生物分子(如多巴胺)接触时会发光更亮。在这项新研究中，研究人员观察了纳米管在近红外中发射这种光需要多长时间。为此，研究人员将发射的光观察为单个光粒子。

他们使用秒表记录了光粒子从纳米管被照射到光粒子被纳米管释放的那一刻所花费的时间。“我们需要特殊的秒表来测量这样的时间跨度，因为光的发射速度比人眼眨眼快100亿倍，”Linda Sistemich澄清道。

这种所谓的光寿命是不同物质的特征，与亮度相比，它代表了更强大的信号。虽然亮度取决于光在测量之前必须通过多少层细胞，但这不会影响光的寿命。因为每个单独的光粒子都携带着关于寿命的信息，所以无论测量了多少粒子，每个测量的粒子都是信息的增加。

“如果像我们一样，您不仅在简单的水溶液中测量，而且在细胞培养或生物体本身等复杂环境中进行测量，这将特别有利，”鲁尔大学功能界面和生物系统小组负责人Sebastian Kruss解释说，他是卓越集群鲁尔探索溶剂化(RESOLV)和国际神经科学研究生院的成员。在这项工作中，记录了单细胞释放的多巴胺。然而，该方法也适用于细胞或生物体的网络。

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