抗污染核酸适配体微电极的构筑及其活体电化学分析应用
批准号:
22104006
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
江迎
依托单位:
学科分类:
电分析化学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
江迎
中文摘要
活体层次神经化学物质的精准测量对于深入了解脑功能以及神经系统疾病发生和发展的分子机制具有重要意义。本项目拟针对活体电化学分析中电极选择性及稳定性等关键科学问题,通过发展电极界面组装新原理,构筑兼具高选择性、强抗蛋白吸附以及生物兼容的电极界面,为在活体层次开展神经化学物质如多巴胺、5-羟色胺的高选择性活体电化学分析提供重要的分析工具。具体包括以下三方面工作:1)构筑核酸适配体-细胞膜修饰微电极体系;2)考察核酸适配体-细胞膜修饰电极的电分析化学性能;3)考察核酸适配体-细胞膜修饰微电极的活体分析应用。本项目的发展,将为研究脑功能及神经系统疾病发生发展的分子机制提供重要的分析工具。
英文摘要
Developing in vivo analytical tools to realize the precise determination and capturing the dynamics of neurochemicals is of great significance to unraveling the chemical essence of brain function and understanding the molecular mechanisms of many pathological processes. To improve the selectivity and stability of current electrochemical platform, this proposal aims to designing new interfacial chemistry for constructing a highly selective and antibiofouling electrochemical interface for in vivo analysis of neurochemicals, including dopamine and 5-hydroxytryptamine. Specifically, this proposal will carry out the following three specific aims: (1) Design new strategies to construct aptamer-cell membrane modified carbon fiber microelectrode(CFE); (2) Evaluate the analytical performance of modified CFE in detection of dopamine and 5-hydroxytryptamine; (3) Evaluate the in vivo application of modified CFE and explore the dynamic changes of dopamine and 5-hydroxytryptamine in vivo. It is anticipated that a successful outcome of this study will greatly promote the advancement of in vivo electroanalytical chemistry and lay the foundation for understanding the chemical essence of brain function and the development of neurological diseases.
本项目围绕神经化学物质的活体电化学分析,聚焦电极界面在神经系统中的化学及生物污染问题,通过发展新型电化学传感界面和原理,构建了具有高选择性和抗污染性的电极界面,为神经递质(如多巴胺和5-羟色胺)的活体分析提供了高灵敏度和高选择性的研究工具。.研究期间,成功设计并发展了碳纤维电极表面核酸适体的高效、可控修饰方法,构建了可活体植入的核酸适体微电极,实现了对脑内多巴胺动态变化的高选择性监测。同时,针对电极界面的污染问题,开发了基于原电池型氧化还原电位法的5-羟色胺传感新方法,在体外和活体水平上验证了其优异的稳定性和抗污染性能。此外,通过核酸微电极的活体分析应用研究,验证了其高神经元兼容性,成功实现了活动物脑内多巴胺刺激释放水平与神经元电活动的同步记录。.本项目的科学意义在于通过创新电极界面设计和传感原理,显著提升了可植入电化学器件在脑化学分析中的选择性和稳定性。研究成果不仅为神经递质的活体原位精准分析提供了重要的分析工具,还推动了电分析化学在神经科学等前沿学科领域的交叉应用。关键数据表明,核酸适体修饰电极对多巴胺的检测灵敏度达到纳摩尔级别,活体选择性及灵敏度显著优于传统电极;基于原电池型氧化还原电位法的5-羟色胺传感器在连续测试后,信号衰减率低于3%,表现出优异的抗化学污染性能;活体实验中,核酸微电极成功记录了多巴胺的动态变化,并与神经元电活动同步,数据一致性高达90%以上。这些成果为揭示脑功能和疾病的分子机理和新药开发提供了重要的技术支撑,具有重要的科学意义和应用价值。
脑觉醒神经机制的电分析化学基础研究
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批准号:22374010
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:江迎
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依托单位:
国内基金
海外基金