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石墨烯材料模擬生物組織 可實時監(jiān)測大腦與腸道信息交流
2022年07月02日 13:39:46
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：宋池 點擊量：4233
近期，英國《自然》雜志公開發(fā)表了一篇材料科學論文，美國斯坦福大學基于石墨烯材料研發(fā)了一種模擬組織的傳感器，可實時監(jiān)測大腦與腸道的神經(jīng)遞質(zhì)。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】近期，英國《自然》雜志公開發(fā)表了一篇材料科學論文，美國斯坦福大學基于石墨烯材料研發(fā)了一種模擬組織的傳感器，可實時監(jiān)測大腦與腸道的神經(jīng)遞質(zhì)。
神經(jīng)遞質(zhì)是神經(jīng)元之間或神經(jīng)元與效應器細胞如肌肉細胞、腺體細胞等之間傳遞信息的化學物質(zhì)。常見的神經(jīng)遞質(zhì)包括多巴胺、內(nèi)啡肽、腎上腺素等，對于人體的運動、感知、意識、情緒、學習和記憶等生理活動都有著非常重要的影響。神經(jīng)遞質(zhì)的正常釋放也是維持機體正常生理活動的必要條件。因此精確研究神經(jīng)遞質(zhì)的對于理解神經(jīng)系統(tǒng)的功能和研究神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)病機理等均具有重要意義。
目前神經(jīng)遞質(zhì)的檢測方法主要有微透析法、電化學法、熒光成像法等。然而這些方法都存在很大的缺陷，如現(xiàn)有的剛性探針通常堅硬易碎，容易導致設(shè)備故障；而且對于柔軟且結(jié)構(gòu)彎曲復雜的腸道來說，還可能引發(fā)嚴重的炎癥反應等。
研究團隊設(shè)計了一種設(shè)計了一種基于石墨烯材料、具有良好延展性的柔性電化學傳感器，并將其命名為“神經(jīng)弦”(NeuroString)。神經(jīng)弦”可以與中樞神經(jīng)系統(tǒng)和胃腸道組織無縫連接，實時監(jiān)測大腦和腸道內(nèi)的多種神經(jīng)遞質(zhì)。
這一研究成果在小鼠上獲得驗證。研究牛團隊在喂食小鼠巧克力之后，利用神經(jīng)弦傳感器觀察小鼠大腦和腸道神經(jīng)遞質(zhì)濃度的變化。結(jié)果顯示，攝入巧克力數(shù)秒之后兒茶酚胺在小鼠腦中釋放，觀察到結(jié)腸內(nèi)5-羥色胺在30—60分鐘內(nèi)增加，與食物通過胃腸道的典型運送時間一致。經(jīng)過多次實驗，研究團隊驗證了NeuroString 具有優(yōu)越的長期神經(jīng)化學檢測穩(wěn)定性，可以監(jiān)測小鼠神經(jīng)遞質(zhì)信號長達 16 周。這些實驗結(jié)果顯示了使用 NeuroString 傳感器了解神經(jīng)遞質(zhì)機制及其在腦-腸軸中作用的潛力。
編輯點評：神經(jīng)遞質(zhì)檢測方法的發(fā)展為某些疾病的發(fā)病機理研究及臨床治療帶來了希望，同時也有助于人類進一步了解大腦的工作機制。另一方面，該傳感器基于石墨烯材料開發(fā)，表現(xiàn)出了石墨烯材料在生物及醫(yī)療領(lǐng)域的應用潛力。
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