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在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，神經(jīng)信號(hào)分子在大腦功能調(diào)節(jié)中起著重要的信號(hào)傳遞作用。因此，開發(fā)高效的神經(jīng)信號(hào)分子分析方法，對(duì)理解中樞神經(jīng)系統(tǒng)中生理、病理過(guò)程的機(jī)制至關(guān)重要。  

在國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部和中國(guó)科學(xué)院的支持下，化學(xué)研究所活體分析院重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室于萍課題組近年來(lái)在原理發(fā)展、方法建立及生理學(xué)應(yīng)用方面展開了系統(tǒng)研究。針對(duì)活體分析化學(xué)研究中存在的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，開展了一系列活體高效分析方法的研究。在前期的研究中，針對(duì)電化學(xué)傳感器的神經(jīng)元兼容性，基于原電池原理的自發(fā)雙極化行為，設(shè)計(jì)了單根碳纖維驅(qū)動(dòng)的電化學(xué)傳感器，實(shí)現(xiàn)了生理過(guò)程中化學(xué)信號(hào)和電信號(hào)的同步記錄 (Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 22652-22658)。針對(duì)非電化學(xué)活性分子的檢測(cè)，提出調(diào)控離子傳輸?shù)哪X化學(xué)測(cè)量新策略，發(fā)展了高時(shí)空分辨的微米管傳感原理和方法，為非電化學(xué)活性分子的活體分析提供了新的思路 (Chem. Sci. 2021, 12, 7369-7376; Anal. Chem. 2021, 93, 2942-2949; Anal. Chem. 2022, 94, 8187-8193)。 

近期，為了實(shí)現(xiàn)腦內(nèi)低濃度神經(jīng)遞質(zhì)-多巴胺的基礎(chǔ)值測(cè)定，他們將碳纖維柵極與快速掃描電壓門控模式相結(jié)合，利用碳纖維電極的低電容特性，實(shí)現(xiàn)了高掃速下多巴胺的高靈敏檢測(cè)。針對(duì)傳統(tǒng)快掃伏安技術(shù)在測(cè)定多巴胺時(shí)需要扣背景的問(wèn)題，利用晶體管的跨導(dǎo)系數(shù)作為傳感參數(shù)，不但實(shí)現(xiàn)了多巴胺的高靈敏和選擇性檢測(cè)，也使傳感器具有高的穩(wěn)定性、重現(xiàn)性和抗背景干擾能力。同時(shí)，該傳感體系也可用于生理、病理模型中多巴胺變化規(guī)律的研究，如電刺激下多巴胺釋放動(dòng)力學(xué)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等（圖1）。 相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于近期的Angew. Chem. Int. Ed. (2022, doi.org/10.1002/anie.202204134)。文章的第一作者為博士生李瑋琦，通訊作者是于萍研究員和毛蘭群教授。 

圖1. 快速電壓掃描門控的有機(jī)電化學(xué)晶體管多巴胺傳感器機(jī)制與鼠腦內(nèi)多巴胺基礎(chǔ)值與電刺激下多巴胺釋放動(dòng)力學(xué)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)