Biosensores de dopamina

Abstract

La dopamina desempeña un papel crucial como neurotransmisor en el cerebro, representando el 80% de las catecolaminas. Se sintetiza en las terminaciones nerviosas dopaminérgicas a partir de L-DOPA, un proceso fundamental debido a que este neurotransmisor tiene funciones esenciales en diversas actividades cerebrales y corporales. Alteraciones en sus niveles están asociadas con enfermedades como Parkinson, esquizofrenia, Alzheimer y depresión. Es crucial medir con precisión los niveles de dopamina para diagnosticar y tratar dichas enfermedades. Para este propósito, se utiliza sensores ópticos y electroquímicos. Los sensores ópticos, como la resonancia de plasmón superficial y la fotoluminiscencia, ofrecen alta sensibilidad y son adecuados para la detección en tiempo real, aunque enfrentan desafíos en cuando a especificidad. Por otro lado, los sensores electroquímicos aprovechan la fácil oxidación de la dopamina para realizar detecciones rápidas y precisas, aunque pueden ser susceptibles a interferencias de compuestos como el ácido ascórbico. Los biosensores enzimáticos son una solución prometedora. Por ejemplo, aquellos basados en la tirosinasa, lacasa y peroxidasa de rábano picante (HRP) ofrecen alta especificidad y sensibilidad, minimizando interferencias y permitiendo mediciones precisas incluso en concentraciones muy bajas. Avances recientes en la tecnología han incorporado nanomateriales como ZnO-rGO, mejorando significativamente la sensibilidad de los sensores electroquímicos para la detección de dopamina en concentraciones picomolares. Estos avances ofrecen nuevas perspectivas en el diagnóstico y monitoreo de enfermedades relacionadas con la dopamina, mejorando la comprensión y tratamiento de trastornos neurológicos y psiquiátricos.

Dopamine plays a crucial role as a neurotransmitter in the brain, constituting 80% of catecholamines. It is synthesized in dopaminergic nerve terminals from L-DOPA, a process essential because this neurotransmitter has vital functions in various brain and bodily activities. Alterations in its levels are associated with diseases such as Parkinson's, schizophrenia, Alzheimer's, and depression. Precisely measuring dopamine levels is crucial for diagnosing and treating these conditions. Optical and electrochemical sensors are employed for this purpose. Optical sensors, such as surface plasmon resonance and photoluminescence, offer high sensitivity and are suitable for real-time detection, although they confront issues related to specificity. On the other hand, electrochemical sensors leverage dopamine's easy oxidation for rapid and precise detection, although they can be susceptible to interference from compounds like ascorbic acid. Enzymatic biosensors present a promising solution. For instance, those based on tyrosinase, laccase, and horseradish peroxidase (HRP) offer high specificity and sensitivity, minimizing interferences and enabling precise measurements even at very low concentrations. Recent technological advances have incorporated nanomaterials like ZnO-rGO, significantly enhancing the sensitivity of electrochemical sensors for detecting dopamine at picomolar concentrations. These advancements provide new perspectives in the diagnosis and monitoring of dopamine-related diseases, thereby improving the understanding and treatment of neurological and psychiatric disorders.