活体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。多巴胺是一种儿茶酚胺类递质,参与神经信号的传递,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。

活体脑化学物质实时分析系统多酶协同电化学生物传感器的分析

神经系统中存在着一类重要化学物质,如乙酰[)、ATP1%'1 ,y-氨基丁酸R等,既没有电化学活性,也缺少相对应的氧化酶或脱氢酶识别元件,利用一般的电化学生物传感原理很难实现其直接检测。因此,多酶串联反应的电化学生物传感器应运而生。如乙酰的传感分析可同时利用乙酰酯酶(Acetylcholine oxidase，AChE)和氧化酶(Choline，ChOx ) ,通过检测酶促反应过程中H,0。的生成量实现乙酰的传感分析。但是,在神经系统中,除抗坏血酸、尿酸等具有电化学活性的物质外，细胞间液中的浓度比乙酰的浓度一般高1000倍左右,这些物质都会干扰乙酰的测定。因此,消除和抗坏血酸的干扰是乙酰分析的关键。Niwa等!R]在微透析取样-在线电化学检测系统研制的过程中,在乙酰电化学传感器的上游引入固定有氧化酶和过氧化氢酶( Catalase )的微柱,先将及其氧化产生的H,0,消耗掉,从而避免对乙酰的干扰。为了降低抗坏血酸的干扰,他们在AChE-ChOx/Os-gel-HRP修饰层上修饰了Nafion 膜,阻止带负电荷的抗坏血酸向电极表面扩散。基于此,他们建立了乙酰的高选择在线电化学分析方法,在大鼠海马脑切片上,成功检测到电刺激诱导的胞外乙酰浓度的升高。

活体脑化学物质实时分析系统概述

摘要脑细胞外间隙(Extracellular space，ECS)是指细胞膜外充满液体的空间,约占脑体积的1/5。作为神经元和胶质细胞赖以生存的环境,ECS在为细胞输送物质的同时,又能保障神经元静息电位的稳定和动作电位的发生,与大脑的基本功能如突触传递,记忆,睡眠和疾病的过程等息息相关。本文着重介绍了ECS的基本生物物理特性,综述了利用电化学和成像方法开展体积分数和迂曲度研究的主要进展,并阐述了ECS在生理和病理过程中的变化规律。