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石墨烯材料模擬生物組織 可實時監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 作者：宋池 點擊量：4225
近期，英國《自然》雜志公開發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了一種模擬組織的傳感器，可實時監測大腦與腸道的神經遞質。
【化工儀器網 項目成果】近期，英國《自然》雜志公開發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了一種模擬組織的傳感器，可實時監測大腦與腸道的神經遞質。
神經遞質是神經元之間或神經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。常見的神經遞質包括多巴胺、內啡肽、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。神經遞質的正常釋放也是維持機體正常生理活動的必要條件。因此精確研究神經遞質的對于理解神經系統的功能和研究神經系統疾病的發病機理等均具有重要意義。
目前神經遞質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，如現有的剛性探針通常堅硬易碎，容易導致設備故障；而且對于柔軟且結構彎曲復雜的腸道來說，還可能引發嚴重的炎癥反應等。
研究團隊設計了一種設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“神經弦”(NeuroString)。神經弦”可以與中樞神經系統和胃腸道組織無縫連接，實時監測大腦和腸道內的多種神經遞質。
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，利用神經弦傳感器觀察小鼠大腦和腸道神經遞質濃度的變化。結果顯示，攝入巧克力數秒之后兒茶酚胺在小鼠腦中釋放，觀察到結腸內5-羥色胺在30—60分鐘內增加，與食物通過胃腸道的典型運送時間一致。經過多次實驗，研究團隊驗證了NeuroString 具有優越的長期神經化學檢測穩定性，可以監測小鼠神經遞質信號長達 16 周。這些實驗結果顯示了使用 NeuroString 傳感器了解神經遞質機制及其在腦-腸軸中作用的潛力。
編輯點評：神經遞質檢測方法的發展為某些疾病的發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，表現出了石墨烯材料在生物及醫療領域的應用潛力。
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