High-precision monitoring of and feedback control over drug concentrations in the brains of freely moving rats.
High-precision monitoring of and feedback control over drug concentrations in the brains of freely moving rats.
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对自由移动大鼠大脑中药物浓度的高度监测和反馈控制。
DOI：
10.1126/sciadv.adg3254
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发表时间：
2023-05-19
期刊：
影响因子：
13.6
通讯作者：
Kippin, Tod E.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Gerson, Julian;Erdal, Murat Kaan;McDonough, Matthew H.;Ploense, Kyle L.;Dauphin-Ducharme, Philippe;Honeywell, Kevin M.;Leung, Kaylyn K.;Arroyo-Curras, Netzahualcoyotl;Gibson, Jenny M.;Emmons, Nicole A.;Meiring, Wendy;Hespanha, Joao P.;Plaxco, Kevin W.;Kippin, Tod E.
行为主体大脑中药物浓度的知识仍然受到许多方面的限制，包括时间分辨率差和缺乏实时数据。然而，在这里，我们证明了基于电化学适体的传感器支持自由移动大鼠大脑中药物浓度的秒级分辨实时测量的能力。具体而言，使用这种传感器，我们在自由活动大鼠脑中普鲁卡因的测量中实现了<4 μM的检测限和10秒的分辨率，从而可以高精度地确定个体受试者的药物动力学和浓度-行为关系。与此同时，我们使用闭环反馈控制的药物输送来保持颅内普鲁卡因水平恒定（±10%）>1.5小时。这些结果证明了这种传感器在以下方面的效用：（i）确定位点特异性的秒分辨神经药代动力学，（ii）能够研究个体受试者的神经药代动力学和浓度-响应关系，以及（iii）对颅内药物水平进行高精度控制。传感平台允许对行为主体的脑内药物浓度进行实时、高精度的监测和控制。
Knowledge of drug concentrations in the brains of behaving subjects remains constrained on a number of dimensions, including poor temporal resolution and lack of real-time data. Here, however, we demonstrate the ability of electrochemical aptamer-based sensors to support seconds-resolved, real-time measurements of drug concentrations in the brains of freely moving rats. Specifically, using such sensors, we achieve <4 μM limits of detection and 10-s resolution in the measurement of procaine in the brains of freely moving rats, permitting the determination of the pharmacokinetics and concentration-behavior relations of the drug with high precision for individual subjects. In parallel, we have used closed-loop feedback-controlled drug delivery to hold intracranial procaine levels constant (±10%) for >1.5 hours. These results demonstrate the utility of such sensors in (i) the determination of the site-specific, seconds-resolved neuropharmacokinetics, (ii) enabling the study of individual subject neuropharmacokinetics and concentration-response relations, and (iii) performing high-precision control over intracranial drug levels. A sensing platform permits real-time, high precision monitoring and control of in-brain drug concentration of behaving subjects.
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DOI：
10.1002/cphc.201701180
发表时间：
2018-05-22
期刊：
Chemphyschem : a European journal of chemical physics and physical chemistry
影响因子：
--
作者：
Ngernsutivorakul T;White TS;Kennedy RT
通讯作者：
Kennedy RT
影响因子：
4.7
作者：
BRADBERRY, CW;NOBILETTI, JB;ROTH, RH
通讯作者：
ROTH, RH
影响因子：
4.7
作者：
Ahmed, SH;Lin, D;Parsons, LH
通讯作者：
Parsons, LH
影响因子：
--
作者：
Arroyo-Curras, Netzahualcoyotl;Ortega, Gabriel;Plaxco, Kevin W.
通讯作者：
Plaxco, Kevin W.
影响因子：
8.4
作者：
Idili, Andrea;Arroyo-Curras, Netzahualcoyotl;Plaxco, Kevin W.
通讯作者：
Plaxco, Kevin W.