原文链接：https://doi.org/10.1021/acs.accounts.7b00543

       使用植入的电化学生物传感器对脑细胞外液（ECF）中的化学信号进行体内分析是研究脑功能和脑活动图谱的重要方法。这种方法提供了出色的空间分辨率（10–200μm）和时间分辨率（约秒），并且具有长期稳定性的主要优点。通过在特定的大脑区域植入微电极，可以通过施加合适的电信号并通常记录所产生的法拉第电流来监视各种ECF化学物质浓度的变化。但是，体内生物传感器的高性能要求极大地限制了我们对生物分子在大脑中所起的作用的理解。由于大量的生物物种，包括活性氧（ROS），金属离子，氨基酸和蛋白质，共存于大脑中并相互影响，开发具有高选择性的体内生物传感器是一项巨大的挑战。同时，由于在体外和体内监测生物分子的不同环境中的变化，难以定量确定脑中的靶分子。因此，使用在人工脑脊髓液（aCSF）中获得的校准曲线对大脑中的浓度进行定量分析存在很大误差。更重要的是，为了全面了解大脑的生理和病理过程，迫切需要开发同时测定体内多种物种的新方法。由于在体外和体内监测生物分子的不同环境中存在差异，因此难以定量确定大脑中的目标分子。因此，使用在人工脑脊髓液（aCSF）中获得的校准曲线在大脑中进行浓度定量时存在很大的误差。更重要的是，为了全面了解大脑的生理和病理过程，迫切需要开发同时测定体内多种物种的新方法。由于在体外和体内监测生物分子的不同环境中存在差异，因此难以定量确定大脑中的目标分子。因此，使用在人工脑脊髓液（aCSF）中获得的校准曲线在大脑中进行浓度定量时存在很大的误差。更重要的是，为了全面了解大脑的生理和病理过程，迫切需要开发同时测定体内多种物种的新方法。使用在人工脑脊髓液（aCSF）中获得的校准曲线来量化大脑中的浓度时，存在很大的误差。更重要的是，为了全面了解大脑的生理和病理过程，迫切需要开发同时测定体内多种物种的新方法。使用在人工脑脊髓液（aCSF）中获得的校准曲线来量化大脑中的浓度时，存在很大的误差。更重要的是，为了全面了解大脑的生理和病理过程，迫切需要开发同时测定体内多种物种的新方法。
       本文深入了解了将化学/电化学反应转换为电信号所需的基本设计原理和标准，同时满足了对体内生物分子的体内分析的不断增长的要求，包括高选择性，灵敏度和准确性。总结了设计各种功能性表面的最新进展，例如自组装单层膜，金纳米结构和纳米结构半导体，以促进电子从特定酶（包括超氧化物歧化酶（SOD））的转移，并进一步应用于O 2 •生物传感器。还旨在突出Cu 2+选择性生物传感的设计原理。通过合理设计和合成大脑中的pH特异性识别分子。另外，已经构建了具有电流信号输出的电化学比例式生物传感器，以及时纠正不同环境的影响，从而大大提高了活脑中Cu 2+测定的准确性。这种使用内置元件的方法已扩展到具有潜在信号输出的生物传感器，可用于体内pH分析。更重要的是，电流和电位信号输出的新概念为同时确定大脑中的双重物种提供了一种途径。
       文章中展示的设计原理和已开发策略向其他生物分子（可能与大脑事件的生物学过程密切相关）的扩展是有希望的。论文的最后部分概述了基于分子科学，纳米科学和纳米技术以及生物化学的最新进展，用于设计功能表面和设计识别分子的潜在未来方向，以设计具有多个目标物种的先进设备，以绘制分子的分子成像图。脑。通过构建可植入的多功能纳米设备，有望结合多种传感和治疗模块的优势，来设计可改善这种方法的表面。

这一研究成果近期发表在ACS旗下期刊Accounts Of Chemical Research，文章的第一作者是Li min Zhang，通讯作者为华东师范大学田阳教授。