Micrometer-scale transient ion transport for real-time pH assay in living rat brains.
Micrometer-scale transient ion transport for real-time pH assay in living rat brains.
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用于活体大鼠大脑中实时 pH 测定的微米级瞬态离子传输。
DOI：
10.1039/d1sc00061f
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发表时间：
2021-04-19
期刊：
影响因子：
8.4
通讯作者：
Mao L
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhang K;Wei H;Xiong T;Jiang Y;Ma W;Wu F;Yu P;Mao L
离子输运已被广泛用于各种应用，如传感，脱盐和能量转换;然而，几乎所有的应用都是基于稳态离子输运。在本文中，我们首次证明了瞬时离子传输的能力，在体内传感与高空间（μm）和时间（μ ms）的分辨率，通过使用pH值作为模型目标。瞬时离子传输行为（即，时间依赖的离子电流变化）。重要的是，我们提出了离子分布瞬态模型，这种时间依赖性的离子输运行为。利用该模型，研制的基于离子电流的pH微传感器的时间分辨率提高到ms级，满足了神经化学记录的要求。此外，我们的微传感器具有良好的重现性，选择性和可逆性，因此可以实时监测活体大鼠大脑的pH值变化。这项研究展示了基于离子传输的体内传感的第一个例子，为具有高时空分辨率的神经化学监测开辟了一条新的途径。这一研究也有助于理解非对称离子输运的瞬态过程。利用微米级瞬态离子输运技术成功构建了一种高时空分辨率、高性能的微传感器，可用于实时监测大鼠脑内pH值的变化。
Ion transport has been widely used for various applications such as sensing, desalination and energy conversion; however, nearly all applications are based on steady-state ion transport. Herein, we for the first time demonstrate the capability of transient ion transport for in vivo sensing with both high spatial (∼μm) and temporal (∼ms) resolution by using pH as the model target. Transient ion transport behavior (i.e., time-dependent ion current change) was observed by applying high-frequency pulse potential. Importantly, we proposed the ion distribution transient model for this time-dependent ion transport behavior. With this model, the temporal resolution of the as-developed pH microsensor based on ion current was improved to the ms level, thus satisfying the requirement of neurochemical recording. Moreover, our microsensor features good reproducibility, selectivity, and reversibility, and can thus real-time monitor the pH change in living rat brains. This study demonstrates the first example of in vivo sensing based on ion transport, opening a new way to neurochemical monitoring with ultrahigh spatiotemporal resolution. This study is also helpful to understand the transient process of asymmetric ion transport. Micrometer-scale transient ion transport has been successfully used for constructing a high spatiotemporal resolution and performance microsensor, which could be used for real-time monitoring the change of pH in rat brains.
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DOI：
10.1039/b807563h
发表时间：
2009-01
期刊：
The Analyst
影响因子：
--
作者：
Huffman ML;Venton BJ
通讯作者：
Venton BJ
影响因子：
2.1
作者：
Janssen, Dimitri;De Palma, Randy;Dehaen, Wim
通讯作者：
Dehaen, Wim
影响因子：
7.4
作者：
Lan, Wen-Jie;Holden, Deric A.;White, Henry S.
通讯作者：
White, Henry S.
超薄细胞膜模拟磷酸胆碱聚合物薄膜涂层可大幅改进体内电化学检测
影响因子：
16.6
作者：
Liu, Xiaomeng;Xiao, Tongfang;Mao, Lanqun
通讯作者：
Mao, Lanqun
影响因子：
3.9
作者：
Özel RE;Lohith A;Mak WH;Pourmand N
通讯作者：
Pourmand N