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《自然》论文:模拟组织柔软传感器可实时监测大脑肠道神经递质

《自然》论文:模拟组织柔软传感器可实时监测大脑肠道神经递质

2022年06月02日 10:33 来源:中国新闻网参与互动参与互动
《自然》论文:模拟组织柔软传感器可实时监测大脑肠道神经递质
    在手指上拉伸的Neurostring(图源:论文作者团队)。 施普林格·自然 供图

  中新网北京6月2日电 (记者 孙自法)国际著名学术期刊《自然》最新发表一篇材料科学论文,研究人员描述了一种模拟组织的柔软传感器,可用于实时监测大脑与肠道的神经递质。通过研究小鼠的肠道-大脑交流已表明这种传感器的能力,或有望实现其他身体柔软器官的生物分子传感。

  该论文介绍,神经递质在人体内各种过程和系统中起到重要作用,监测其动力学对于理解神经元及其目标间交流十分重要。不过,在活体动物和人类体内研究生物化学信号传输的工具仍十分有限且不发达。目前的探针通常坚硬易碎,导致早期设备故障或严重炎症反应,特别是在一直活动的器官如大脑与肠道中。

  为应对这一挑战,论文共同通讯作者、美国斯坦福大学鲍哲南和陈晓科与同事合作,设计出一种柔性可延展、基于石墨烯的电化学传感器,命名为“NeuroString”,它可以同时并针对性地实时检测大脑和肠道内的多种神经递质。

在小鼠结肠中的Neurostring(图源:论文作者团队)。 施普林格·自然 供图
在小鼠结肠中的Neurostring(图源:论文作者团队)。 施普林格·自然 供图

  他们发现,NeuroString可以检测小鼠神经递质信号长达16周,展现出优越的长期神经化学检测稳定性。在一个概念验证实验中,研究者利用NeuroString传感器检测喂食小鼠巧克力之后,大脑和肠道神经递质浓度的变化。儿茶酚胺和5-HT(5-羟色胺)都是参与调控认知过程和肠道功能的重要神经递质。他们检测到摄入巧克力数秒之后儿茶酚胺在脑中释放,观察到结肠内5-羟色胺在30-60分钟内增加,与食物通过胃肠道的典型运送时间一致。这一结果表明使用NeuroString了解神经递质机制及其在脑-肠轴中作用的潜力。

  论文作者总结认为,NeuroString的进一步研发计划旨在使其能够以更好的选择性检测不同分子,结合其卓越的生物相容性和灵敏度,NeuroString平台或可成为在灵长动物体内研究各种信号传递生物分子和电生理信号的有力工具。(完)

【编辑:刘欢】
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