模擬組織柔軟傳感器可實時監測大腦腸道神經遞質

國際著名學術期刊《自然》最新發表一篇材料科學論文，研究人員描述了一種模擬組織的柔軟傳感器，可用于實時監測大腦與腸道的神經遞質。通過研究小鼠的腸道-大腦交流已表明這種傳感器的能力，或有望實現其他身體柔軟器官的生物分子傳感。

該論文介紹，神經遞質在人體內各種過程和系統中起到重要作用，監測其動力學對于理解神經元及其目標間交流十分重要。不過，在活體動物和人類體內研究生物化學信號傳輸的工具仍十分有限且不發達。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，論文共同通訊作者、美國斯坦福大學鮑哲南和陳曉科與同事合作，設計出一種柔性可延展、基于石墨烯的電化學傳感器，命名為“NeuroString”，它可以同時并針對性地實時檢測大腦和腸道內的多種神經遞質。

他們發現，NeuroString可以檢測小鼠神經遞質信號長達16周，展現出優越的長期神經化學檢測穩定性。在一個概念驗證實驗中，研究者利用NeuroString傳感器檢測喂食小鼠巧克力之后，大腦和腸道神經遞質濃度的變化。兒茶酚胺和5-HT(5-羥色胺)都是參與調控認知過程和腸道功能的重要神經遞質。他們檢測到攝入巧克力數秒之后兒茶酚胺在腦中釋放，觀察到結腸內5-羥色胺在30-60分鐘內增加，與食物通過胃腸道的典型運送時間一致。這一結果表明使用NeuroString了解神經遞質機制及其在腦-腸軸中作用的潛力。