化學(xué)是生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。在活體層次上精準(zhǔn)獲取生理活性分子的分布和含量的變化規(guī)律對(duì)于了解和研究生理和病理過程具有重要的意義。電化學(xué)方法，特別是基于核酸適體的電化學(xué)生物傳感器，由于兼具高特異性識(shí)別、檢測對(duì)象廣以及易于微型化等優(yōu)良特性，已成為復(fù)雜生理環(huán)境中實(shí)現(xiàn)快速、靈敏和高選擇性檢測的有效工具。北京師范大學(xué)江迎課題組綜述了核酸適體電化學(xué)生物傳感器的設(shè)計(jì)以及在活體分析中的應(yīng)用，并對(duì)其未來發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

化學(xué)是有機(jī)體開展一切生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。在活體層次實(shí)現(xiàn)對(duì)生理與疾病過程相關(guān)的化學(xué)物質(zhì)的檢測對(duì)了解生命體運(yùn)行的分子機(jī)制、探索疾病發(fā)病機(jī)理、發(fā)展醫(yī)學(xué)診斷、檢測與治療方法具有重要意義。近年來，國內(nèi)外已開發(fā)了包括微透析技術(shù)、熒光成像技術(shù)以及電化學(xué)方法等在內(nèi)的一系列檢測手段用于活體層次的分析。其中，微透析技術(shù)由于可在不干擾體內(nèi)正常生命過程的情況下進(jìn)行實(shí)時(shí)、在體或在線取樣，特別適用于研究生命過程的動(dòng)態(tài)變化。與此同時(shí)，高速發(fā)展的成像技術(shù)使得利用小分子熒光探針或可編碼的熒光蛋白實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測生物分子事件成為可能。與這些技術(shù)相比，電化學(xué)方法因具有識(shí)別靈敏、響應(yīng)速度快、樣本量要求小、易于小型化、與多重分析技術(shù)兼容等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為活體分析研究的重要手段之一。

近年來，電化學(xué)方法中伏安法和電位法在腦神經(jīng)化學(xué)過程的研究中備受關(guān)注。其中，脈沖伏安法可有效抑制背景充電電流，降低擴(kuò)散層變化的影響，具有靈敏度高、選擇性高、可同時(shí)區(qū)分多種電化學(xué)活性物質(zhì)等優(yōu)勢。快速掃描循環(huán)伏安法（Fast-scan cyclic voltammetry,FSCV）因具有高時(shí)間分辨率，被廣泛應(yīng)用于生理活性分子的活體原位分析。通過對(duì)電極施加高掃速的三角波，可實(shí)現(xiàn)對(duì)具有較快電子轉(zhuǎn)移速率的電化學(xué)活性物質(zhì)，如兒茶酚胺類神經(jīng)遞質(zhì)的選擇性檢測。然而，在復(fù)雜的生物環(huán)境中，因蛋白質(zhì)等生物大分子易于在電極表面非特異性吸附，上述基于電流為輸出信號(hào)的傳感器在活體分析應(yīng)用中常出現(xiàn)靈敏度降低、重現(xiàn)性差等問題。

近期提出的原電池型氧化還原電位法（Galvanic redox potentiometry,GRP）由于其檢測靈敏度不依賴于電極的有效面積，為神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)活體原位電化學(xué)分析提供了新思路。此外，GRP電化學(xué)傳感器檢測過程中，回路處于開路狀態(tài)，近乎零電流通過，能夠降低同步記錄時(shí)產(chǎn)生噪音干擾，特別適用于檢測神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)的動(dòng)力學(xué)。例如，Mao等人利用該方法在大鼠大腦皮層，實(shí)現(xiàn)了全腦缺血/再灌注過程中腦內(nèi)抗壞血酸（AA）的活體原位測定。此外，基于GRP原理的電化學(xué)傳感器可與電生理記錄高度兼容，從而實(shí)現(xiàn)化學(xué)信號(hào)和電信號(hào)的同步記錄。

通過合理設(shè)計(jì)和調(diào)節(jié)碳纖維兩端的電化學(xué)反應(yīng)，該類傳感可用于未來多種神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)的活體在線監(jiān)測。近期，得益于生物識(shí)別元件的不斷發(fā)展，尤其是核酸適體親和配體研究的迅速發(fā)展，面向活體層次的高選擇性電化學(xué)生物傳感研究迎來了新的機(jī)遇。北京師范大學(xué)江迎課題組綜述核酸適體電化學(xué)生物傳感器（Electrochemical aptamer-based sensor,E-AB）的設(shè)計(jì)原理，以及其活體分析化學(xué)應(yīng)用進(jìn)展，并對(duì)其未來發(fā)展趨勢進(jìn)行展望。