腦科學(xué)已經(jīng)成為多學(xué)科交叉研究的前沿領(lǐng)域之一,其中腦神經(jīng)化學(xué)的研究由于能夠揭示腦活動(dòng)和腦疾病過程中的物質(zhì)基礎(chǔ),在神經(jīng)科學(xué)和化學(xué)等領(lǐng)域引起了高度關(guān)注。電化學(xué)分析方法具有高靈敏度、高時(shí)空分辨、電極/溶液界面可設(shè)計(jì)等特點(diǎn),尤其適用于在活體動(dòng)物層次開展腦神經(jīng)化學(xué)的分析研究。本文圍繞活體原位電化學(xué)分析方法的原理和特點(diǎn),綜述了近年來電化學(xué)分析方法在腦神經(jīng)化學(xué)研究中的應(yīng)用,并對(duì)其未來的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。 

【文章來源】：分析化學(xué). 2019,47(10)北大核心

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

腦內(nèi)原位電化學(xué)檢測(cè)裝置示意圖;(B)使用碳糊電極記錄麻醉鼠腦尾狀核的循環(huán)伏安圖［2］Fig．1(A)Apparatusforvoltammetricmeasurementsinthebrain;(B)Cyclicvoltammogramatcarbonpasts

紋狀體腦區(qū)電化學(xué)活性神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)的原位分析，記錄到的DPV曲線如圖2B所示。通過干預(yù)實(shí)驗(yàn)對(duì)比，最終將記錄到的兒茶酚電流信號(hào)歸屬為DOPAC。此后，DPV方法逐漸被應(yīng)用于電活性神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)的多組分同時(shí)分析［24～26］。圖2(A)腦活體原位DPV分析電極示意圖［22］;(B)體外實(shí)驗(yàn)和大鼠紋狀體腦區(qū)原位記錄的DPV圖［23］Fig．2(A)Three-electrodeconfigurationemployedforDPV［22］;(B)DPVsfrominvitroexperimentsandfromtheneostriatumofanaesthetizedrats(invivo)［23］DPV方法不僅可實(shí)現(xiàn)具有電化學(xué)活性神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)的直接分析，也可利用非電化學(xué)活性物質(zhì)與電極修飾材料間的相互作用，實(shí)現(xiàn)部分電化學(xué)活性較差的神經(jīng)分子的間接檢測(cè)。Chai等［27］使用無銅衍生的超氧化物歧化酶(E2Zn2SOD)作為生物識(shí)別元件，利用其與Cu2+的特異性相互作用，構(gòu)筑了用于Cu2+檢測(cè)的電極界面，利用DPV法實(shí)現(xiàn)了活體原位Cu2+的檢測(cè)，方法靈敏、可靠。Zhao等［28］合成了一種二茂鐵吡啶衍生物(N-(6-aminopyridin-2-yl)ferrocene，F(xiàn)c-Py)，利用吡啶作為質(zhì)子響應(yīng)單元，二茂鐵作為電化學(xué)響應(yīng)單元，通過DPV方法實(shí)現(xiàn)了pH值的活體原位分析。2．1．2FSCVFSCV是一種具有高時(shí)間分辨率的電勢(shì)掃描伏安法。以碳纖維微電極作為研究電極，并以一定頻率施加大于100V/s掃速的三角波進(jìn)行循環(huán)伏安分析，可達(dá)到毫秒級(jí)的時(shí)間分辨率［29］。在FSCV分析中，隨著電位掃描速度的增加，電化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)較慢的物質(zhì)將表現(xiàn)得更不可逆，其氧化還原峰偏移程度大于電化學(xué)反應(yīng)速度較快的電活性物質(zhì)，從而?

componentregression，PCＲ)應(yīng)用于多種物質(zhì)變化的復(fù)雜體系下FSCV結(jié)果的定量分析。他們發(fā)現(xiàn)，多巴胺的FSCV波形與不同pH值造成的FSCV波形變化有明顯差異，如圖3A和3B所示。采用主成分回歸方法可將FSCV波形中多巴胺的氧化還原波形和pH值造成的波形變化進(jìn)行有效地區(qū)分，并逐漸發(fā)展出多巴胺和pH值雙組分同時(shí)測(cè)定的方法［4，38］。隨后，Heien等［39］利用該方法研究了可卡因?qū)ξ矤詈四X區(qū)多巴胺釋放的調(diào)控，以及該過程中的pH值變化(圖3C)。圖3FSCV用于同時(shí)檢測(cè)多巴胺和pH變化;(A)不同濃度多巴胺的FSCV波形;(B)不同pH條件引起的FSCV波形變化［4］;(C)SD大鼠電刺激多巴胺釋放過程FSCV二維圖以及該過程中多巴胺和pH值的變化結(jié)果［39］;(D)使用主成分回歸分析得到的多巴胺和pH的變化結(jié)果［39］Fig．3SimultaneousmeasurementofdopamineandpHchangesusingFSCV:(A)FSCVofdifferentconcentrationsofdopamine(DA);(B)FSCVwithpHchange［4］;(C)ColorrepresentationofvoltammogramsobtainedduringelectricalstimulationofdopaminergicneuronsandthechangesinDAconcentrationandpHgeneratedbyprincipalcomponentregression［39］;(D)ThechangesinDAconcentrationandpHgeneratedbyprincipalcomponentregression［39］在FSCV分析時(shí)，主成分回歸方法雖然可用于解決多種神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)的區(qū)分和定量問題，但由于雙電層變化導(dǎo)致的背景電流漂移卻無法通過主成分回歸消除。為了使主成分回歸算法計(jì)算結(jié)果真實(shí)有效，F(xiàn)SCV方法應(yīng)用于活體分析的持?

【參考文獻(xiàn)】：
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