过氧化氢(H2O2)是脑神经系统中重要的调质。一方面,H2O2是活性氧物质(ROS)之一,浓度过高会引起大范围细胞损伤,与帕金森综合症等疾病密切相关;另一方面,越来越多的研究表明,H2O2是信号分子,不仅是细胞生长和细胞器功能的调节者,也是神经元之间、神经元与胶质细胞间的扩散性信使分子,并且在突触传导和可塑性方面也有着重要作用。如神经元中多巴胺(DA)和6羟基多巴胺(6 OHDA)的氧化产生H2O2,可调节神经元生理状态,在纹状体神经元中,谷氨酸激活α氨基3羟基5甲基4异恶唑丙酸受体(AMPAR)可在下游产生H2O2,产生的H2O2作为信号分子,通过钾离子三磷酸腺苷(K ATP)通道抑制轴突释放DA。因此H2O2与DA的同时分析对于了解二者的相互作用具有重要意义。

活体原位电化学分析是将微电极植入特定脑区,对脑神经系统内的物质进行分析的方法,因其为时空分辨率高,电极易于微型化、阵列化,在脑神经科学中的应用越来越多。但是脑内物质多样,性质相近,多种物质分析必须克服相互之间的交叉干扰,因此建立具有高选择性的多组分的原位实时电化学分析方法具有很大的挑战。本研究设计了一个可同时检测两组分的微电极,如图1所示,中间为碳纤维盘(CFdisk),外周为纳米金环(Auring),以H2O2和DA為例,在CFdisk电极上修饰普鲁士蓝选择性分析H2O2,Auring电极检测DA。本研究结果有助于更深入研究脑神经系统中H2O2和DA的生理功能和二者的相互关系。

结论

制备了用于H2O2和DA检测的环盘微电极,此电极对H2O2和DA均有良好的电流响应和稳定性。PEDOT/PB/CFdisk电极和Auring电极之间未交叉干扰,可检测活体内H2O2和DA浓度的变化。虽然在电刺激的过程中未观察到二者浓度同时变化,但此方法可用于其它的生理或者病理过程中有关H2O2和DA浓度的变化,并促进与之相关的生理和病理的研究。