神经科学的核心概念之一是神经元通过神经递质、调质和肽类传递信息。过去数十年，微透析（MD）是测量清醒动物神经化学物质的金标准。遗传编码荧光生物传感器和光纤光度（FP）等活体光学技术的出现，为测量神经传递提供了技术路径不同的手段。为直接比较 MD 与 FP，作者在表达多巴胺传感器 dLight1.3b 的清醒自由行为小鼠背侧纹状体中，...
糖化血红蛋白A1c（HbA1c）是新兴糖尿病诊断指标和动态变化指标，不仅能反映一段时间内平均血糖水平，还能较好预测相关微血管并发症发生风险。开发可动态表征HbA1c的检测方法具有重要意义。本研究采用自上而下溅射技术批量制备硅纳米线（SiNW）器件，并在SiNW场效应管生物传感器检测系统中安装微透析器，用于在实验兔中定量、动态检测Hb...
长期以来，人们希望实现生物化合物的连续、实时、在线监测。体内电化学生物传感器技术显著推动了生物化合物检测的发展。本文将现有体内电化学检测技术归纳为微透析（MD）和微电极（ME）两大类，并系统总结与讨论了电极表面寿命、抗污染能力、线性范围、同时检测与分析的实例数量、传感器组成与性能特征。文章还比较了微透析-薄层电化学流池、微透析-微流...
在阿尔茨海默病中，Tau病理被认为在相互连接的脑区细胞间传播。然而，在Tau病发展过程中释放到脑间质液（ISF）的Tau形式及其病理意义仍不清楚。结合体内微透析与生化分析，我们发现Tau转基因小鼠脑ISF中的人Tau（hTau）被截短，包含至少10个跨越整个Tau蛋白的不同片段。该片段化模式在不同Tau转基因模型、病理阶段和脑区相似...
创伤性脑损伤（TBI）可引发易受二次损伤加重的病理生理状态。颅内微透析监测脑代谢可为限制TBI后二次损伤提供临床依据。近年微透析的改进包括：在透析液流中实时运行电化学生物传感器，以及通过地塞米松（Dex）反透析减轻探头插入引起的组织反应。地塞米松增强连续在线微透析（Dex-enhanced coMD）已在大鼠受控皮层撞击（CCI）和...
临床万古霉素（Van）治疗需长期给药以维持疗效，而快速、准确、连续的 Van 检测是尚未满足的医疗监测需求，可为医生实时调整剂量和治疗方案提供依据。本研究构建了一种 Van 特异性荧光生物传感器，并结合微透析采样技术，建立了快速、简便、准确且灵敏的 Van 检测方法，并在体内进行了验证。作者将万古霉素结合肽 L-Lys-D-Ala-...
脑内微透析已用于创伤性脑损伤（TBI）后患者脑内化学物质的实时监测，但动物研究表明，微透析探针插入脑组织会引发异物反应，数天内形成胶质屏障并阻碍对扩散性去极化（SD）相关K+和葡萄糖瞬变的监测。本研究在大鼠受控皮层撞击（CCI）模型中，将微透析探针出口串联K+离子选择性电极（K+ ISE）和快速采样微透析（rsMD）葡萄糖分析仪，并...
铜离子（Cu2+）是大脑生理与病理过程中的关键金属离子，其动态监测对理解脑功能及缺血/再灌注损伤具有重要意义，但现有平台难以实现同一活体中反复在线检测与再生。本文报道一种可在线再生的电化学生物传感器，并与体内微透析系统联用。传感器以超支化聚乙烯亚胺（hPEI）作为 Cu2+ 的可再生识别单元，通过乙二胺四乙酸二钠（EDTA diso...
本文报道了一种基于适配体超结构的电化学生物传感器，用于大鼠脑内三磷酸腺苷（ATP）的高灵敏、高选择性检测。与仅含单个适配体单元的传统电化学适配体传感器不同，该传感器将含有连续适配体单元的DNA超结构组装到金电极表面，每个适配体单元均标记电化学探针亚甲基蓝（MB）用于信号读出。无ATP时，多个MB产生强电化学信号；加入ATP后，ATP...
在中枢神经系统中灵敏、选择性地监测唾液酸（SA）对研究SA在阿尔茨海默病（AD）病理过程中的作用具有重要意义。本文首次报道了一种基于新型刺激响应共聚物的电化学生物传感器，用于小鼠脑内SA的选择性、灵敏检测。值得注意的是，通过协同氢键相互作用，该共聚物可将SA的识别转化为构象转变和润湿性开关，促进氧化还原标记物及目标物向电极表面接近和...
科学仪器的发展使研究者能够以新方式评估已知体系，并揭示此前未被充分理解的现象。在多分析物生理测量（MAP）领域，微生理仪可通过电化学方法实时测量多种代谢物浓度变化。通过同时定量多个分析物，这些设备开始解析缺血和氧化应激中生物响应的复杂通路，并促进生物能量学与神经科学的基础发现。患者和临床医生也从MAP的高度转化性中受益，多分析物微生...
微透析是化学神经科学中用于动物和患者实时颅内化学监测的核心技术。已有证据表明，减轻微透析探针插入脑组织造成的穿刺损伤可增强微透析检测。本文报道，在大鼠皮层进行地塞米松（DEX）反向透析，可增强微透析对扩散去极化（SD）诱导的钾离子（K+）和葡萄糖瞬变的检测。未使用DEX时，探针插入5天后葡萄糖瞬变的定量已不可靠；使用DEX后，在探针...
海马能量消耗的活动依赖性变化主要用微透析测定。然而，使用安培传感器可更准确地实时记录脑能量消耗，实现浓度变化的灵敏实时监测。本研究检验全身葡萄糖预处理能否阻止大鼠海马葡萄糖水平的活动依赖性下降，从而增强自发交替任务表现。雄性 Sprague Dawley 大鼠海马植入微透析探针，或同时植入氧传感器与葡萄糖生物传感器。动物在 20 分...
脑源性神经营养因子（BDNF）在学习记忆等认知过程中发挥关键作用，但其在行为动物脑内浓度极低（亚纳克/毫升水平），难以直接检测。本研究开发了一种基于叉指微电极（IME）的生物传感器，将抗BDNF抗体固定于聚二甲基硅氧烷（PDMS）微流控通道芯片内的电极表面。该传感器可在微升级液体样品中检测飞克/毫升水平的BDNF，并对其他生长因子具...
本研究提出一种开发在线电化学系统（OECSs）的新策略，用于连续监测神经化学物。该系统将体内微透析与基于氧化酶的低电位电子介质电化学生物传感器高效集成，利用低电位介质穿梭氧化酶的电子转移。以硫黄素（thionine）和黄嘌呤氧化酶（XOD）为例，作者将硫黄素吸附于碳纳米管修饰的电极表面，用于介导XOD的FAD/FADH2电子转移，从...
本文提出用于连续代谢监测的多分析物生物标志物概念。使用多个标志物的意义在于能够更全面地理解代谢过程。研究以剧烈运动过程中的疲劳检测与预测为例，展示了该概念的价值。结果表明，将葡萄糖和乳酸随时间的变化组合为多分析物生物标志物后，其在皮下组织这一适合植入的外周组织中的监测趋势比血液更敏感。这一出乎意料的观察在正常大鼠和1型糖尿病大鼠中均...
三磷酸腺苷（ATP）适配体常被用作生物传感器识别单元，但其对腺苷-5′-二磷酸（ADP）和腺苷-5′-单磷酸（AMP）的选择性较差，限制了其在真实体系尤其是复杂脑体系中的应用。本研究首次提出双识别单元策略（DRUS），将适配体对腺嘌呤碱基的识别能力与聚咪唑鎓（Pim）对磷酸基团的识别能力相结合，构建高选择性、高灵敏度的ATP生物传感...
组胺神经元在觉醒期活跃，睡眠期基本不活跃，快速眼动睡眠期活动极少。咖啡因是最常用的兴奋剂，可显著延长大鼠和人类的入睡潜伏期。我们假设咖啡因可增加后下丘脑（PH）谷氨酸释放，并增强觉醒活性组胺神经元活动。采用在体微透析，在自由行为大鼠给予咖啡因后采集 PH 样品。HPLC 分析和生物传感器测量显示，咖啡因给药后 30 min 起谷氨酸...
传统细胞培养过程通常依赖昂贵且耗时的实验室取样检测来评估质量，难以充分反映细胞状态。本文报道了一种用于细胞培养基代谢物在线监测的自包含电化学生物传感器阵列的设计、开发与验证。作者采用薄膜微制造技术构建传感平台，利用电沉积将多壁碳纳米管（MWCNTs）和氧化酶精确固定于微型金工作电极上，并设计低噪声恒电位仪电路及Android应用，通...
本研究首次将沸石咪唑酯骨架材料（ZIFs）用作构建整合脱氢酶基电化学生物传感器的基质，用于体内测量葡萄糖等神经化学物质。作者发现ZIFs可作为多孔基质，将电催化剂亚甲基蓝（MG）和葡萄糖脱氢酶（GDH）共固定于电极表面，从而简便形成一体化电化学生物传感器。研究合成了ZIF-7、ZIF-8、ZIF-67、ZIF-68和ZIF-70，并...