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科技日報北京6月5日電 （記者張夢然）據(jù)英國《自然》雜志近日公開的一篇材料科學論文，美國斯坦福大學團隊描述了一種模擬組織的傳感器，可用于實時監(jiān)測大腦與腸道的神經(jīng)遞質(zhì)。研究人員通過研究小鼠的腸道—大腦交流，表明了這種傳感器的能力。該設備或有望實現(xiàn)其他身體柔軟器官的生物分子傳感。

神經(jīng)遞質(zhì)在人體內(nèi)各種過程和系統(tǒng)中起到重要作用，監(jiān)測其動力學對于理解神經(jīng)元及其目標間交流十分重要。但在活體動物和人類體內(nèi)研究生物化學信號傳輸?shù)墓ぞ呷允钟邢耷也话l(fā)達。目前的探針通常堅硬易碎，導致早期設備故障或嚴重炎癥反應，特別是在一直活動的器官如大腦與腸道中。

為應對這一挑戰(zhàn)，斯坦福大學鮑哲南、陳曉科及其同事設計了一種柔性可延展、基于石墨烯的電化學傳感器，命名為“神經(jīng)弦”，可同時并針對性地實時檢測大腦和腸道內(nèi)的多種神經(jīng)遞質(zhì)。研究人員發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)弦可檢測小鼠神經(jīng)遞質(zhì)信號長達16周，展現(xiàn)出優(yōu)越的長期神經(jīng)化學檢測穩(wěn)定性。

在一個概念驗證實驗中，團隊利用神經(jīng)弦傳感器檢測喂食小鼠巧克力之后，大腦和腸道神經(jīng)遞質(zhì)濃度的變化。兒茶酚胺和5-羥色胺都是參與調(diào)控認知過程和腸道功能的重要神經(jīng)遞質(zhì)。他們檢測到攝入巧克力數(shù)秒之后兒茶酚胺在腦中釋放，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送時間一致。這一結(jié)果表明了使用神經(jīng)弦了解神經(jīng)遞質(zhì)機制及其在腦-腸軸中作用的潛力。

神經(jīng)弦的進一步研發(fā)計劃旨在使其能夠以更好地選擇性檢測不同分子。研究人員總結(jié)說，結(jié)合其卓越的生物相容性和靈敏度，神經(jīng)弦平臺或可成為在靈長動物體內(nèi)研究各種信號傳遞生物分子和電生理信號的有力工具。

【總編輯圈點】

生命是柔軟的，而目前在生命科學領域，絕大多數(shù)的研究工具是堅硬的。這些剛性的研究工具，難以完全滿足生命科學的研究需求。可以設想，植入體內(nèi)監(jiān)測生物化學信號的傳感器，如果是個堅硬的物體，在應用中顯然很容易與生命體格格不入而出現(xiàn)各種問題。隨著柔性材料、柔性電子成為科研熱點，許多新研發(fā)出的柔性研究工具，可以很好地彌補傳統(tǒng)工具之不足。比如像創(chuàng)可貼一樣的柔性芯片，可以隨時貼在皮膚上監(jiān)測生命信號，上述研究也是一個很好的范例。