活体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。

活体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)。他们利用局部注射谷氨酸的模型,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总结与展望

目前,基于电化学生物传感器的分析已经成为分析化学、神经科学、物理和材料科学等多学科交叉研究领域的热点之一,对于推动脑神经生理和病理分子机制的研究具有重要意义。本文综述了多种电极/溶液界面的设计策略,旨在建立和发展可用于脑化学分析的生物电化学传感器。然而,在层次上准确地破译化学信号和大脑机能之间的关系仍然面临着巨大的挑战,生命体系的复杂性,以及分子间相互作用的多样性,对神经化学物质的测定提出了更高的要求。