用适体微电子纤维组合读取大脑内的化学物质

一个研究小组开发了一种神经装置，通过结合多功能纤维和 DNA 分子探针，以高灵敏度和选择性检测大脑中的特定神经递质。

他们的研究详情于 2023 年 4 月 24 日发表在《分析化学》杂志上。

据估计，全世界有超过 10 亿人患有脑部疾病。当前的治疗技术使用电模式来建立与大脑的接口。这通常涉及用于读取电势或将电流输送到身体器官的特定组织的电极。

然而，大脑内部的细胞通过化学信号相互交流，因此研究人员一直在寻找测量和操纵电信号和化学信号的方法。

在这方面的一个突破是微观的、热拉制的基于微电子纤维的神经探针，它可以在电、化学、光学和机械模式中充当与大脑的接口。尽管如此，这项技术在研究脑内化学方面的能力仍有待探索，而且很少有人尝试研究如何将其与多模式和多层次的大脑研究相结合。

“我们扩展了纤维的功能，以包括神经化学传感，”东北大学前沿交叉科学研究所 (FRIS) 副教授、研究小组负责人郭元元博士说。“我们在微电子纤维上耦合了适配体，这是一种新型生物传感器，它包含具有可定制序列的单链合成 DNA。这些定义好的适配体以高灵敏度和高选择性感知神经化学物质。”

适体可以被认为是专门打开某些目标分子锁的钥匙。就像钥匙适合特定的锁并打开它一样，适体可以结合特定的分子并以选择性的方式与其相互作用。

在这项研究中，确定的适体序列以高亲和力与特定分子结合，诱导可逆的三维构象变化，从相对简单的链结构转变为围绕目标的复杂结构。适体用二茂铁标记作为目标分子和适体结合的电化学读数。

由于多巴胺在调节学习行为和动机方面的生理意义，该研究小组将重点放在多巴胺上。但郭指出，这种传感机制适用于其他分子，无论其电荷或电化学特征如何。“我们的发现为纤维表面改性提供了一种通用方法，以监测广泛的感兴趣分子。”

最终，这一突破有望推动新的大脑研究和方法的发展，以预防和治疗迄今为止尚未阐明的大脑和器官疾病。

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