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近期，英國《自然》雜志公開發(fā)表了一篇材料科學(xué)論文，美國斯坦福大學(xué)基于石墨烯材料研發(fā)了一種模擬組織的傳感器，可實(shí)時(shí)監(jiān)測大腦與腸道的神經(jīng)遞質(zhì)。

神經(jīng)遞質(zhì)是神經(jīng)元之間或神經(jīng)元與效應(yīng)器細(xì)胞如肌肉細(xì)胞、腺體細(xì)胞等之間傳遞信息的化學(xué)物質(zhì)。常見的神經(jīng)遞質(zhì)包括多巴胺、內(nèi)啡肽、腎上腺素等，對于人體的運(yùn)動(dòng)、感知、意識、情緒、學(xué)習(xí)和記憶等生理活動(dòng)都有著非常重要的影響。神經(jīng)遞質(zhì)的正常釋放也是維持機(jī)體正常生理活動(dòng)的必要條件。因此精確研究神經(jīng)遞質(zhì)的對于理解神經(jīng)系統(tǒng)的功能和研究神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)病機(jī)理等均具有重要意義。

目前神經(jīng)遞質(zhì)的檢測方法主要有微透析法、電化學(xué)法、熒光成像法等。然而這些方法都存在很大的缺陷，如現(xiàn)有的剛性探針通常堅(jiān)硬易碎，容易導(dǎo)致設(shè)備故障；而且對于柔軟且結(jié)構(gòu)彎曲復(fù)雜的腸道來說，還可能引發(fā)嚴(yán)重的炎癥反應(yīng)等。

研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種設(shè)計(jì)了一種基于石墨烯材料、具有良好延展性的柔性電化學(xué)傳感器，并將其命名為“神經(jīng)弦”(NeuroString)。神經(jīng)弦”可以與中樞神經(jīng)系統(tǒng)和胃腸道組織無縫連接，實(shí)時(shí)監(jiān)測大腦和腸道內(nèi)的多種神經(jīng)遞質(zhì)。

這一研究成果在小鼠上獲得驗(yàn)證。研究牛團(tuán)隊(duì)在喂食小鼠巧克力之后，利用神經(jīng)弦傳感器觀察小鼠大腦和腸道神經(jīng)遞質(zhì)濃度的變化。結(jié)果顯示，攝入巧克力數(shù)秒之后兒茶酚胺在小鼠腦中釋放，觀察到結(jié)腸內(nèi)5-羥色胺在30—60分鐘內(nèi)增加，與食物通過胃腸道的典型運(yùn)送時(shí)間一致。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)，研究團(tuán)隊(duì)驗(yàn)證了NeuroString 具有優(yōu)越的長期神經(jīng)化學(xué)檢測穩(wěn)定性，可以監(jiān)測小鼠神經(jīng)遞質(zhì)信號長達(dá) 16 周。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示了使用 NeuroString 傳感器了解神經(jīng)遞質(zhì)機(jī)制及其在腦-腸軸中作用的潛力。

編輯點(diǎn)評：神經(jīng)遞質(zhì)檢測方法的發(fā)展為某些疾病的發(fā)病機(jī)理研究及臨床治療帶來了希望，同時(shí)也有助于人類進(jìn)一步了解大腦的工作機(jī)制。另一方面，該傳感器基于石墨烯材料開發(fā)，表現(xiàn)出了石墨烯材料在生物及醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。

關(guān)鍵詞： 神經(jīng)遞質(zhì) 發(fā)病機(jī)理 醫(yī)療領(lǐng)域