過氧化氫(H2O2)是腦神經(jīng)系統(tǒng)中重要的調(diào)質(zhì)。一方面,H2O2是活性氧物質(zhì)(ROS)之一,濃度過高會引起大范圍細(xì)胞損傷,與帕金森綜合癥等疾病密切相關(guān);另一方面,越來越多的研究表明,H2O2是信號分子,不僅是細(xì)胞生長和細(xì)胞器功能的調(diào)節(jié)者,也是神經(jīng)元之間、神經(jīng)元與膠質(zhì)細(xì)胞間的擴(kuò)散性信使分子,并且在突觸傳導(dǎo)和可塑性方面也有著重要作用。如神經(jīng)元中多巴胺(DA)和6羥基多巴胺(6 OHDA)的氧化產(chǎn)生H2O2,可調(diào)節(jié)神經(jīng)元生理狀態(tài),在紋狀體神經(jīng)元中,谷氨酸激活α氨基3羥基5甲基4異惡唑丙酸受體(AMPAR)可在下游產(chǎn)生H2O2,產(chǎn)生的H2O2作為信號分子,通過鉀離子三磷酸腺苷(K ATP)通道抑制軸突釋放DA。因此H2O2與DA的同時分析對于了解二者的相互作用具有重要意義。

活體原位電化學(xué)分析是將微電極植入特定腦區(qū),對腦神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì)進(jìn)行分析的方法,因其為時空分辨率高,電極易于微型化、陣列化,在腦神經(jīng)科學(xué)中的應(yīng)用越來越多。但是腦內(nèi)物質(zhì)多樣,性質(zhì)相近,多種物質(zhì)分析必須克服相互之間的交叉干擾,因此建立具有高選擇性的多組分的原位實(shí)時電化學(xué)分析方法具有很大的挑戰(zhàn)。本研究設(shè)計(jì)了一個可同時檢測兩組分的微電極,如圖1所示,中間為碳纖維盤(CFdisk),外周為納米金環(huán)(Auring),以H2O2和DA為例,在CFdisk電極上修飾普魯士藍(lán)選擇性分析H2O2,Auring電極檢測DA。本研究結(jié)果有助于更深入研究腦神經(jīng)系統(tǒng)中H2O2和DA的生理功能和二者的相互關(guān)系。

結(jié)論

制備了用于H2O2和DA檢測的環(huán)盤微電極,此電極對H2O2和DA均有良好的電流響應(yīng)和穩(wěn)定性。PEDOT/PB/CFdisk電極和Auring電極之間未交叉干擾,可檢測活體內(nèi)H2O2和DA濃度的變化。雖然在電刺激的過程中未觀察到二者濃度同時變化,但此方法可用于其它的生理或者病理過程中有關(guān)H2O2和DA濃度的變化,并促進(jìn)與之相關(guān)的生理和病理的研究。