過氧化氫(H2O2)是腦神經系統中重要的調質。一方面,H2O2是活性氧物質(ROS)之一,濃度過高會引起大范圍細胞損傷,與帕金森綜合癥等疾病密切相關;另一方面,越來越多的研究表明,H2O2是信號分子,不僅是細胞生長和細胞器功能的調節者,也是神經元之間、神經元與膠質細胞間的擴散性信使分子,并且在突觸傳導和可塑性方面也有著重要作用。如神經元中多巴胺(DA)和6羥基多巴胺(6 OHDA)的氧化產生H2O2,可調節神經元生理狀態,在紋狀體神經元中,谷氨酸激活α氨基3羥基5甲基4異惡唑丙酸受體(AMPAR)可在下游產生H2O2,產生的H2O2作為信號分子,通過鉀離子三磷酸腺苷(K ATP)通道抑制軸突釋放DA。因此H2O2與DA的同時分析對于了解二者的相互作用具有重要意義。

活體原位電化學分析是將微電極植入特定腦區,對腦神經系統內的物質進行分析的方法,因其為時空分辨率高,電極易于微型化、陣列化,在腦神經科學中的應用越來越多。但是腦內物質多樣,性質相近,多種物質分析必須克服相互之間的交叉干擾,因此建立具有高選擇性的多組分的原位實時電化學分析方法具有很大的挑戰。本研究設計了一個可同時檢測兩組分的微電極,如圖1所示,中間為碳纖維盤(CFdisk),外周為納米金環(Auring),以H2O2和DA為例,在CFdisk電極上修飾普魯士藍選擇性分析H2O2,Auring電極檢測DA。本研究結果有助于更深入研究腦神經系統中H2O2和DA的生理功能和二者的相互關系。

結論

制備了用于H2O2和DA檢測的環盤微電極,此電極對H2O2和DA均有良好的電流響應和穩定性。PEDOT/PB/CFdisk電極和Auring電極之間未交叉干擾,可檢測活體內H2O2和DA濃度的變化。雖然在電刺激的過程中未觀察到二者濃度同時變化,但此方法可用于其它的生理或者病理過程中有關H2O2和DA濃度的變化,并促進與之相關的生理和病理的研究。