1. 背景小分子，如神经递质，对生命系统的生化功能至关重要，包括细胞信号传导和肠脑通讯。 然而，神经递质释放的实时检测和分析仍然具有挑战性。 传统的检测方法，如紫外-可见光谱和质谱，需要样品采集和离线分析，无法实时测量。 快速扫描循环伏安法与微透析相结合，可提供具有纳摩尔灵敏度的神经递质释放的时间分辨测量，但由于电极污染，灵敏度会随着时间的推移而降低。 尽管化学修饰电极和工程波形的最新进展提高了选择性，但这些方法仍然难以解决多种物质在重叠电位下的氧化问题。 尽管光纤光电子具有很高的特异性和分辨率，但利用基因编码的荧光指示剂受到光漂白和灵敏度限制的阻碍。 使用适配体的场效应晶体管 （FET） 生物传感器已成为检测小的、可忽略不计的带电或中性分子的有前途的解决方案。 适配体，即与小分子结合时发生构象变化的DNA茎环，可增强FET传感器的灵敏度和选择性。 然而，这些器件中的读出需要连接器件栅极的密集探针分子的集成信号。 该信号缺乏有关分子相互作用的动力学信息。 此外，它很容易被盐溶液中固有的跨导漂移所破坏，因此难以测量分析物浓度的时间变化。 2. 研究成果最近哥伦比亚大学kenneth l. shepard报道了基于碳纳米管的单分子场效应晶体管（FET）SMFET）。它能够检测单个分子上的电荷是的作为小分子鉴定和分析的新平台。 SMFET是由探针分子（DNA适配体）与碳纳米管的共价连接形成的。 结合时的构象变化表现为纳米管电导的离散变化。 通过监测共轭适配体构象变化的动力学，已经表明SMFETS可以在单分子水平上检测和定量5-羟色胺，为适配体-配体系统的动力学提供了独特的见解，特别是，研究人员证明了G-四链体的形成和5-羟色胺-适配体复合物构象变化中天然发夹结构的破坏。 SMFETS是一种无标记方法，用于在单分子水平上以高时间分辨率分析分子相互作用，为复杂的生物过程提供额外的见解。 相关研究工作包括：Carbon-nanotube field-effect transistors for resolving single-moleta tamer ligand binding kinetics“发表在国际顶级期刊Nature Nanotechnology上。 
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图1器件原理图和与浓度相关的电流迹线。
图2单分子动力学分析。
图3用于HMM分析的血清素结合和动力学。
图4HMM分析估计了束缚态所占据的剂量反应曲线。
图5CNT FET上5-羟色胺-适配体复合物的构象示意图。
4. 结论与展望紧凑的核酸受体能够对德拜层内的单分子相互作用进行动态研究，展示了SMFETS技术在精细分子分析方面的潜力。 仅依靠 G 四链体结构进行检测可能会不必要地使动力学途径复杂化。 未来可以设计适配体中的非G-四链体序列，以产生更直接的检测和增强的信号转导。 SMFETS系统的静电力影响动力学为调节测定亲和力提供了机会，这对于优化各种靶分子的宽动态浓度范围内的单分子检测至关重要。 集成了CMOS电子元件的高密度传感器阵列有望用于低浓度和多路复用检测，以及大脑区域中空间分布的分析物。 后者与体内神经递质测定特别相关，提供了对神经活动与神经递质释放之间相关性的见解，加深了对局部神经动力学的理解。 文献链接：