浙江大學(xué)梁波/葉學(xué)松最新Nature子刊

在帕金森病（PD）治療中，左旋多巴的治療窗較窄，因此對其藥代動(dòng)力學(xué)進(jìn)行實(shí)時(shí)在體監(jiān)測至關(guān)重要。然而，現(xiàn)有方法存在樣本需求量大、采樣頻率低等問題，無法獲取完整的藥代動(dòng)力學(xué)曲線。

2025年12月1日，浙江大學(xué)梁波及葉學(xué)松共同通訊在Nature Communications（IF=15.7）在線發(fā)表題為“A nanoMIP sensor for real-time in vivo monitoring of levodopa pharmacokinetics in precision Parkinson’s therapy”的研究論文。本研究提出一種在體監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用紡錘形碳納米管（CNT）纖維電化學(xué)傳感器，通過在單個(gè)電活性碳納米管上修飾納米級分子印跡聚合物（nanoMIP），實(shí)現(xiàn)對間質(zhì)液（ISF）中左旋多巴水平的實(shí)時(shí)追蹤。

核殼結(jié)構(gòu)（CNT-nanoMIP）納米材料不僅能高靈敏、高選擇性地檢測左旋多巴，還在連續(xù)間質(zhì)液檢測中具備抗生物污染和化學(xué)污染的特性。該系統(tǒng)已在 PD 大鼠模型和健康大鼠中完成驗(yàn)證，可用于監(jiān)測完整的藥代動(dòng)力學(xué)曲線，并評估間質(zhì)液/血漿中左旋多巴藥代動(dòng)力學(xué)的時(shí)間相關(guān)性。此外，通過合理設(shè)計(jì)左旋多巴給藥方案并開展在體實(shí)驗(yàn)，本研究證實(shí)該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)藥代動(dòng)力學(xué)曲線的優(yōu)化與調(diào)控，凸顯其在帕金森病個(gè)體化藥物治療中的應(yīng)用潛力。

帕金森病（PD）是第二大流行的神經(jīng)退行性疾病，伴隨運(yùn)動(dòng)和非運(yùn)動(dòng)癥狀失調(diào)。其特征是黑質(zhì)中多巴胺能神經(jīng)元不可逆地耗盡，隨后神經(jīng)遞質(zhì)多巴胺逐漸喪失。左旋多巴（L-Dopa）自20 世紀(jì)60 年代被發(fā)現(xiàn)以來，一直是治療帕金森病的金標(biāo)準(zhǔn)藥物，能夠穿過血腦屏障并代謝為多巴胺，從而幫助帕金森病患者恢復(fù)和提升大腦中的多巴胺水平，恢復(fù)大部分運(yùn)動(dòng)功能。然而，長期左旋多巴治療患者會(huì)因短半衰期和狹窄治療窗口的復(fù)雜劑量-反應(yīng)關(guān)系而出現(xiàn)嚴(yán)重的運(yùn)動(dòng)并發(fā)癥。通過為臨床醫(yī)生提供關(guān)鍵的定量藥理學(xué)信息，藥物藥代動(dòng)力學(xué)（PK）的實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測在實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化、個(gè)體化藥物治療方面具有巨大潛力。

在治療性藥物監(jiān)測（TDM）中，L-多巴水平的黃金標(biāo)準(zhǔn)檢測通常在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中通過高性能液相色譜（HPLC）或液相色譜質(zhì)譜儀（LC-MS）分析等離子體樣本進(jìn)行。這些方法用于家庭監(jiān)測和及時(shí)醫(yī)療干預(yù)的實(shí)施受到勞動(dòng)強(qiáng)度高、儀器復(fù)雜和長時(shí)間周轉(zhuǎn)的挑戰(zhàn)所阻礙。電化學(xué)傳感技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了在個(gè)體水平上對多種人體生物體液中健康相關(guān)和疾病特異性生物標(biāo)志物的連續(xù)監(jiān)測。然而，目前的左旋多巴電化學(xué)傳感器主要局限于即時(shí)檢測，依賴血液或汗液樣本，且需要間歇性采樣。主動(dòng)離子電滲刺激技術(shù)的最新進(jìn)展為PD 患者汗液的連續(xù)監(jiān)測帶來了一定希望，但無法支持長期不間斷的汗液分析。相比之下，植入式傳感器在左旋多巴的實(shí)時(shí)、連續(xù)、原位監(jiān)測方面具有顯著潛力。然而，由于目標(biāo)分析物濃度低、生物污染和左旋多巴自聚合導(dǎo)致電極嚴(yán)重鈍化等挑戰(zhàn)，其在體內(nèi)藥代動(dòng)力學(xué)監(jiān)測中的實(shí)際應(yīng)用仍受到限制。此外，現(xiàn)有左旋多巴傳感器中，很少有通過血漿HPLC 定量這一金標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行驗(yàn)證的。因此，迄今為止，間質(zhì)液（ISF）和循環(huán)血液中左旋多巴水平的藥理學(xué)關(guān)聯(lián)仍不明確。

用于體內(nèi)藥代動(dòng)力學(xué)監(jiān)測的左旋多巴傳感系統(tǒng)（摘自Nature Communications

本研究提出一種左旋多巴連續(xù)傳感系統(tǒng)，用于實(shí)時(shí)在體監(jiān)測間質(zhì)液中左旋多巴的藥代動(dòng)力學(xué)。該系統(tǒng)整合了纖維組裝式植入型電化學(xué)傳感器以及帶有藍(lán)牙模塊的柔性電路貼片。核心傳感纖維的制備的是在紡錘形碳納米管纖維（SSCNTF）的單根碳納米管（CNTs）上修飾納米級分子印跡聚合物（nanoMIP）。碳納米管-核/納米分子印跡聚合物 -殼的納米結(jié)構(gòu)通過納米分子印跡聚合物殼層中的印跡位點(diǎn)賦予傳感器對左旋多巴的特異性識別能力，并通過電活性碳納米管核實(shí)現(xiàn)高效的電化學(xué)氧化還原信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。左旋多巴的特異性結(jié)合會(huì)使差分脈沖伏安法（DPV）中的峰電流增加，而非目標(biāo)分析物由于結(jié)構(gòu)不互補(bǔ)，會(huì)被具有目標(biāo)特異性的分子印跡聚合物殼層排斥。核殼納米結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)還為間質(zhì)液中左旋多巴的連續(xù)監(jiān)測提供了多重優(yōu)勢。此外，該納米結(jié)構(gòu)使納米分子印跡聚合物纖維傳感器在模擬典型皮膚變形的應(yīng)變條件下，仍能保持結(jié)構(gòu)和電化學(xué)穩(wěn)定性。

https://doi.org/10.1038/s41467-025-65853-2