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软传感器跟踪神经化学信使多巴胺和血清素

来源:技术茂

时间:2022-06-02

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据外媒报道,该传感器使用一种称为快速扫描循环伏安法的技术。这涉及快速升高和降低施加到探针上的电压,以反复氧化和减少目标神经递质,从而产生神经递质特异性电流。选择石墨烯作为我们的电极材料,因为它可以作为多巴胺和血清素等单胺神经递质氧化的催化剂。它还具有优异的电气性能,良好的生物相容性,并且可以承受弯曲,拉伸和扭曲。

研究人员使用一种称为激光碳化的过程,创建了一个用过渡金属纳米颗粒装饰的石墨烯纳米纤维网络。这些纳米颗粒可以与神经递质结合并改善电子转移,使传感器适用于敏感和选择性地分析神经化学。然后,我们将网络嵌入弹性体基质中,使其柔软且高度可拉伸,同时保持纳米材料独特的电化学性质。石墨烯纳米纤维即使在基质中变形时也保持了互连的3D导电网络。

研究者使用这种传感器,把它称之为NeuroString,用于长期,稳定和同时感知小鼠大脑中的多巴胺和血清素水平。它在大脑中表现良好,并在使用光遗传学刺激,药理学刺激和行为测定的一系列实验中产生最小的炎症反应。然后,研究人员在胃肠道中测试了传感器,其拉伸性和柔软性与肠组织非常吻合,而不会干扰蠕动运动或刺激不希望的血清素释放。该装置在肠易激综合征的啮齿动物模型和大型动物模型中提供了肠腔中释放的血清素的连续和高保真度监测。

NeuroString的弹性特征使其适用于同时监测两个神经系统中的神经递质信号传导,并可能解决当前研究肠道化学动力学和与微生物相互作用的技术局限性。

将来,研究人员希望使用微或纳米加工来提高传感器的空间分辨率。我们还可以通过合并不同的探头并最终将其与无线硬件集成来提高其选择性和功能。这应该能够验证其在大型动物的大脑和肠道中的长期表现。

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