帕金森病(PD)是一种进行性神经退行性疾病，其特征在于多巴胺能神经元的缺失以及随之而来的运动和认知功能的下降。由于其狭窄的治疗窗和复杂的药代动力学，主要治疗药物左旋多巴需要精确给药。这项研究介绍了一种新型CuCoFe-LDHzyme汗液传感器的开发，用于实时监测PD患者的左旋多巴浓度。该传感器采用差分脉冲伏安法(DPV)技术，具有很高的灵敏度和选择性，检测限为28.1 nM。该传感器的设计允许非侵入性的连续监测，与传统的血液取样方法相比，显著提高了患者的便利性。通过pH校正，实现了汗液中左旋多巴的精确定量，并建立了与血液左旋多巴水平的强相关性(皮尔逊系数= 0.833)。实时重建左旋多巴的药代动力学特征，为优化PD治疗方案提供了一个有希望的工具。这项研究突出了CuCoFe-LDHzyme传感器推进个性化治疗策略的潜力，旨在通过为临床医生提供药物调整的实时数据来改善PD患者的生活质量。![]()
传感器结构和特性。(A)天然漆酶的结构。(B)CuCoFe-LDHzyme的结构及其对左旋多巴的催化活性。(C)CuCoFe-LDHzyme的XRD图案。(D)CuCoFe-LDHzyme的SEM图像。(E)cu2p区域的高分辨率XPS光谱。(F)CuCoFe-LDHzyme的铜LMM俄歇光谱。(G)传感器构造过程的示意图。(H)CuCoFe-LDHzyme的EDS元素图。(I)左旋多巴检测过程。
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修饰电极的电化学性能评价。(A)裸电极、CuCoFe-LDHzyme修饰电极和CuCoFe-LDHzyme/MXene修饰电极在1 mM K4[Fe(CN)6]/K3[Fe(CN)6]和0.1 M KCl溶液中的奈奎斯特图和(B) CV(插图:等效电路)。(C)CuCoFe-LDHzyme/MXene修饰电极在1 mM K4[Fe(CN)6]/K3[Fe(CN)6]和0.1 M KCl的溶液中在不同扫描速率(10-250 mV s-1)下的CV曲线。(Ipa对v1/2的线性图。(E)CuCoFe-LDHzyme/MXene修饰电极在1 mM左旋多巴溶液中在不同扫描速率(10-250mV·s-1)下的CV曲线。(Ipa对v的线性图；(G)在不同浓度的左旋多巴溶液中CuCoFe-LDHzyme/MXene修饰电极的DPV曲线。(H)左旋多巴的氧化峰电流对其浓度的线性图。(I) LoD随pH值变化
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修饰电极的重复性、可靠性、储存稳定性和抗干扰性研究。(A)来自不同批次的六个传感器对相同浓度的左旋多巴溶液的DPV响应曲线。(B)不同批次的峰值电流。(C)使用同一电极进行十次连续的DPV扫描。(D)不同扫描的峰值电流。(E)CuCoFe-LDHzyme和漆酶的稳定性分析。(F-J)通过混合不同的干扰物质对左旋多巴进行DPV分析。
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(A)1mM左旋多巴溶液中DPV氧化峰随pH (4 - 7.6)的变化。(B)图示了左旋多巴的氧化峰电流和pH之间的关系。( C)pH传感器在pH 4-8范围内的电流响应。插图:显示作为pH函数的电流的线性曲线。(D)从左旋多巴浓度为2-16 μm的人工汗液溶液(pH 7.0)中的CuCoFe-LDHzyme/MXene修饰电极获得的DPV曲线。(E)描绘左旋多巴的氧化峰电流与其浓度之间的相关性的线性图。(F)左旋多巴在汗液和血样中的药代动力学特征。(G)左旋多巴浓度从0到18 μM变化的血样中CuCoFe-LDHzyme/MXene修饰电极的DPV曲线。(H)说明左旋多巴的氧化峰电流与其浓度之间关系的线性图。(I)汗液和血液中左旋多巴水平之间的时间延迟相关性，Pearson相关图显示志愿者汗液和血液之间的信号相关性，导致Pearson相关(Pr)值为0.833。
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药代动力学的个体差异。(A)对三名志愿者(1-3)以10分钟的间隔进行DPV扫描。黑色曲线，手指接触前的测量值；红色曲线，手指接触后的测量值。(B)三名志愿人员的当前概况。蓝色虚线表示服药时间(0分钟)。
相关成果以“LDHzyme-assisted high-performance on-site tracking of levodopa pharmacokinetics for Parkinson’s disease management”，发表在国际学术期刊“Biosensors and Bioelectronics”上。
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https://doi.org/10.1016/j.bios.2024.116926
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