化學(xué)是生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)。在活體層次上精準獲取生理活性分子的分布和含量的變化規(guī)律對于了解和研究生理和病理過程具有重要的意義。電化學(xué)方法，特別是基于核酸適體的電化學(xué)生物傳感器，由于兼具高特異性識別、檢測對象廣以及易于微型化等優(yōu)良特性，已成為復(fù)雜生理環(huán)境中實現(xiàn)快速、靈敏和高選擇性檢測的有效工具。北京師范大學(xué)江迎課題組綜述了核酸適體電化學(xué)生物傳感器的設(shè)計以及在活體分析中的應(yīng)用，并對其未來發(fā)展趨勢進行了展望。

化學(xué)是有機體開展一切生命活動的物質(zhì)基礎(chǔ)。在活體層次實現(xiàn)對生理與疾病過程相關(guān)的化學(xué)物質(zhì)的檢測對了解生命體運行的分子機制、探索疾病發(fā)病機理、發(fā)展醫(yī)學(xué)診斷、檢測與治療方法具有重要意義。近年來，國內(nèi)外已開發(fā)了包括微透析技術(shù)、熒光成像技術(shù)以及電化學(xué)方法等在內(nèi)的一系列檢測手段用于活體層次的分析。其中，微透析技術(shù)由于可在不干擾體內(nèi)正常生命過程的情況下進行實時、在體或在線取樣，特別適用于研究生命過程的動態(tài)變化。與此同時，高速發(fā)展的成像技術(shù)使得利用小分子熒光探針或可編碼的熒光蛋白實現(xiàn)實時監(jiān)測生物分子事件成為可能。與這些技術(shù)相比，電化學(xué)方法因具有識別靈敏、響應(yīng)速度快、樣本量要求小、易于小型化、與多重分析技術(shù)兼容等優(yōu)點，目前已成為活體分析研究的重要手段之一。

近年來，電化學(xué)方法中伏安法和電位法在腦神經(jīng)化學(xué)過程的研究中備受關(guān)注。其中，脈沖伏安法可有效抑制背景充電電流，降低擴散層變化的影響，具有靈敏度高、選擇性高、可同時區(qū)分多種電化學(xué)活性物質(zhì)等優(yōu)勢?？焖賿呙柩h(huán)伏安法（Fast-scan cyclic voltammetry,FSCV）因具有高時間分辨率，被廣泛應(yīng)用于生理活性分子的活體原位分析。通過對電極施加高掃速的三角波，可實現(xiàn)對具有較快電子轉(zhuǎn)移速率的電化學(xué)活性物質(zhì)，如兒茶酚胺類神經(jīng)遞質(zhì)的選擇性檢測。然而，在復(fù)雜的生物環(huán)境中，因蛋白質(zhì)等生物大分子易于在電極表面非特異性吸附，上述基于電流為輸出信號的傳感器在活體分析應(yīng)用中常出現(xiàn)靈敏度降低、重現(xiàn)性差等問題。

近期提出的原電池型氧化還原電位法（Galvanic redox potentiometry,GRP）由于其檢測靈敏度不依賴于電極的有效面積，為神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)活體原位電化學(xué)分析提供了新思路。此外，GRP電化學(xué)傳感器檢測過程中，回路處于開路狀態(tài)，近乎零電流通過，能夠降低同步記錄時產(chǎn)生噪音干擾，特別適用于檢測神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)的動力學(xué)。例如，Mao等人利用該方法在大鼠大腦皮層，實現(xiàn)了全腦缺血/再灌注過程中腦內(nèi)抗壞血酸（AA）的活體原位測定。此外，基于GRP原理的電化學(xué)傳感器可與電生理記錄高度兼容，從而實現(xiàn)化學(xué)信號和電信號的同步記錄。

通過合理設(shè)計和調(diào)節(jié)碳纖維兩端的電化學(xué)反應(yīng)，該類傳感可用于未來多種神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)的活體在線監(jiān)測。近期，得益于生物識別元件的不斷發(fā)展，尤其是核酸適體親和配體研究的迅速發(fā)展，面向活體層次的高選擇性電化學(xué)生物傳感研究迎來了新的機遇。北京師范大學(xué)江迎課題組綜述核酸適體電化學(xué)生物傳感器（Electrochemical aptamer-based sensor,E-AB）的設(shè)計原理，以及其活體分析化學(xué)應(yīng)用進展，并對其未來發(fā)展趨勢進行展望。