***脑化学物质实时分析系统

作为***,大脑是运动,感觉,情感等生命活动的中心。因此,脑科学的研究对于理解和认识各种***生理和病理过程的本质具有极其重要的意义。脑功能的***信号传递绝大多数需要多种***化学物质的共同参与,包括***递质(如***酚胺、谷氨酸,y-氨基丁酸,乙酰、***肽等)***调质(如抗坏血酸等),能量物质(如葡萄糖、乳酸、ATP等),离子(如H'.K* ,Na',Ca'*,CI等)以及其它重要的***分子(如H,O, ,H,S,NO等)[1.2]。因此,建立和发展新的分析化学的原理和方法,在层次实现脑化学的动态监测,将极大推动对脑功能和脑***分子机制的研究。

***脑化学物质实时分析系统代氧化酶型生物传感器

代氧化酶型生物传感器是利用О。作为氧化酶的电子受体,通过检测酶催化反应过程中H.0,的生成量,进而实现被测物浓度及其变化的传感分析。尽管目前大部分氧化酶型生物传感器是基于该原理研制而成,但是该类生物传感器仍面临诸多问题[*。一方面,0。作为酶催化反应的电子受体,其浓度随环境的波动将会影响传感器信号的稳定性;另一方面,H.0。的电化学氧化通常具有较高的过电位,而脑内共存的其它物种,如多巴胺及其代谢产物、抗坏血酸等,在此高电位下也能发生电化学氧化反应,进而干扰测定;虽然检测H0。的还原电流能够避免以上物质氧化的干扰,但由溶解氧电化学还原而产生的干扰仍是一个不可回避的问题。

***脑化学物质实时分析系统背景扣除

除上述方法外,背景扣除的方法也能消除干扰。Gerhardt研究组[誓~8]在阵列电极上设计自参照电极,将其电流信号作为背景信号,在具体的分析测定中予以扣除,这种方法可消除在相同的极化电位下其它物质对谷氨酸氧化酶修饰电极的干扰。他们首先在电极表面修饰一层Nafion ,避免抗坏血酸的干扰;随后,利用和牛白蛋白(Bovine serum albumin ,BSA)交联法将谷氨酸氧化酶固定至阵列电极表面,用于记录氧化电流的总和;相邻的自参照位点仅修饰BSA和,用于记录背景氧化电流。二者电流之差用于谷氨酸的定量分析(图1A)。他们利用局部***谷氨酸的模型,成功地将该生物传感器用于鼠脑谷氨酸原位的实时监测,并实现了自由活动大鼠在静息状态及应激压力下脑内谷氨酸的长期监测。

***脑化学物质实时分析系统基于漆酶电化学生物传感器的分析

漆酶是一种蓝铜族氧化酶,可催化酚类物质的氧化和0。的还原”)。该酶含有的4个Cu位于蛋白的疏水空腔内,其中TI Cu*距蛋白表面约0.6 nm,是催化过程中接收外来电子的站,而由T2和T3Cu‘形成的三核铜簇是О,的结合位点,经由蛋白内电子传递途径接收来自Tl Cu'*的电子,从而将0。还原成H,0。目前,漆酶已被广泛应用于生物燃料电池、生物传感,废水处理等领域。漆酶的性质也为分析化学提供了新途径。多巴胺是一种***酚胺类递质,参与***信号的传递,在奖赏、运动,成瘾等过程中发挥无可替代的作用T]。多巴胺本身具有邻苯二酚的结构,也是漆酶的底物之一。基于多巴胺在电极表面发生电化学-化学-电化学反应的机理,Xiang等[']提出通过测定多巴胺氧化产物5,6-二羟基蚓吸琳醒的还原电流,进而间接测定多巴胺的新思想。他们利用漆酶催化多巴胺的步氧化反应,继而驱动后续反应的发生;其终产物5,6-二羟基蚓噪啉醍具有较好的电化学活性。