上一篇我們介紹了Pinnacle神經(jīng)電生理信號采集系統(tǒng)中的腦電肌電及光遺傳部分，既然是一站式系統(tǒng)，又怎么能少了神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)的測量呢？Pinnacle擁有超過15年的生物傳感器研發(fā)經(jīng)驗，現(xiàn)在我們就一起來看看Pinnacle在神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)測量方面給我們帶來的驚喜吧！

一、生物傳感器（Biosensors）

生物傳感器的典型用途是什么？

Pinnacle生物傳感器提供有關(guān)特定分析物的實時信息，以便對神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）內(nèi)的變化進(jìn)行預(yù)測建模。Pinnacle的生物傳感器收集的數(shù)據(jù)的時間和空間分辨率非常好?？捎糜谝韵卵芯浚?/span>

在體監(jiān)測腦化學(xué)微環(huán)境
行為和生理活動期間的神經(jīng)化學(xué)監(jiān)測
藥物篩選，包括神經(jīng)藥理作用
鑒定生物標(biāo)記物
調(diào)查認(rèn)知，行為，晝夜節(jié)律周期，壓力，學(xué)習(xí)，記憶，睡眠，癲癇發(fā)作，警惕狀態(tài)和新藥效應(yīng)

生物傳感器能檢測到什么？

Pinnacle生物傳感器監(jiān)測CNS神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)濃度的實時變化。生物傳感器測量特定分析物的細(xì)胞外濃度變化，不受其他物質(zhì)的干擾。不測量基礎(chǔ)濃度。

有哪些可用的生物傳感器？

目前，考慮到運輸時間，中國大陸地區(qū)可使用谷氨酸、葡萄糖、乳酸生物傳感器以及氧濃度傳感器。

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Pinnacle生物傳感器的工作原理？

Pinnacle生物傳感器依靠一種酶來識別目標(biāo)分析物。當(dāng)目標(biāo)分析物與酶接觸時，酶催化處理分析物以產(chǎn)生副產(chǎn)物H₂O₂。產(chǎn)生的H₂O₂量與分析物的濃度成正比。酶促產(chǎn)生的H₂O₂在轉(zhuǎn)換元件（Pt-Ir電極）處氧化，生物傳感器獲得響應(yīng)，記錄為氧化電流。氧化電流通常以納安（nA）為單位記錄。

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藥物反應(yīng)：植入C57小鼠mPFC中的谷氨酸生物傳感器的體內(nèi)記錄。在零分鐘標(biāo)記處腹腔注射MK-801（0.18mg/kg）。根據(jù)傳感器的后校準(zhǔn)，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為谷氨酸的濃度變化。

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谷氨酸傳感器和腦電活動：谷氨酸濃度變化對應(yīng)于癲癇樣腦電活動。Stim-ON表示20秒的光遺傳性癲癇發(fā)作誘導(dǎo)期（n=11個事件，條形表示SEM）。

二、連續(xù)葡萄糖監(jiān)測系統(tǒng)（CGMS）

Pinnacle的連續(xù)葡萄糖監(jiān)測系統(tǒng)（CGMS）旨在以1秒的時間分辨率實時測量自由活動的大鼠體內(nèi)的間質(zhì)葡萄糖，專為糖尿病和代謝研究設(shè)計。葡萄糖生物傳感器采用皮下微創(chuàng)植入的方式，快速且操作簡單。無線傳輸數(shù)據(jù)，只需在實驗開始時更換電池，添加新的傳感器，實驗即可開始。

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1. 耐用、抗撕裂的防水袋，內(nèi)裝電子設(shè)備和電池。

2. 低功耗無線穩(wěn)壓器，同時可將兩個數(shù)字化信號傳輸至藍(lán)牙USB加密狗，加密狗與采集軟件連接，用于數(shù)據(jù)記錄。

3. 植入動物背部皮下的葡萄糖傳感器，使用四根外科縫線固定。

4. 穩(wěn)定傳感器及電子設(shè)備的馬甲。

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從皮下植入傳感器的糖尿病脂肪肝（ZDF）大鼠收集的長期遙感數(shù)據(jù)。每日投喂葡萄糖丸。

三、快速掃描循環(huán)伏安法（FSCV）系統(tǒng)

Pinnacle強大的Turn-key FSCV系統(tǒng)旨在簡化兒茶酚胺（即多巴胺、去甲腎上腺素等）和其他電活性分析物質(zhì)（如腺苷）的測量。它的工作原理是在植入的碳纖維傳感器上快速循環(huán)一個電壓，并測量產(chǎn)生的電流。

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多巴胺、去甲腎上腺素、五羥色胺、腺苷的預(yù)編程波形，支持自定義波形。

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Pinnacle的FSCV軟件支持短視頻錄制（兩分鐘或者更短時間）以及使用擴展連續(xù)模式的長期錄制。該軟件還具有背景減除、預(yù)編程和自定義波形、熱力圖、三維可視化等功能。數(shù)據(jù)可以以常見的電子表格格式導(dǎo)出。

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自由移動大鼠的典型數(shù)據(jù)。使用34um傳感器的Pinnacle無線FSCV系統(tǒng)。從左到右：熱圖，伏安圖，電流，背景。

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當(dāng)進(jìn)行FSCV檢測時，多巴胺（藍(lán)色）、五羥色胺（綠色）和去甲腎上腺素（紅色）顯示特定的伏安曲線。

部分高分文獻(xiàn)：

《Neuron》
1. J Feng et al. A genetically encoded fluorescent sensor for rapid and specific in vivo detection of norepinephrine.
2. T Papouin et al. Septal cholinergic neuromodulation tunes the astrocyte-dependent gating of hippocampal NMDA receptors to wakefulness.

《Nature》
3. K Liu et al.Lhx6-positive GABA-releasing neurons of the zona incerta promote sleep.

其他文獻(xiàn)（部分）：

1. Meunier, C.J. (2020) Advancing Voltammetry and Analysis Strategies for Enhanced Throughput, Quantification, Chemical Diversity, and Selectivity.

2. Cairns et al.(2007). Systemic administration of monosodium glutamate elevates intramuscular glutamate levels and sensitizes rat masseter muscle afferent fibers.

3. Gass, J.T. & Olive, M.F. (2012). Neurochemical and neurostructural plasticity in alcoholism.

4.Kotanen et al.(2018). Fabrication and in vitro performance of a dual responsive lactate andglucose biosensor.

5.Lenoir, M. & Kiyatkin, E.(2013). Intravenous nicotine injection induces rapid, experience-dependent sensitization of glutamate release in the ventral tegmental area and nucleus accumbens.

6. Mazzone, G.L. & Nistri, A. (2011). Delayed neuroprotection by riluzole against excitotoxic damage evoked by kainate on rat organotypic spinal cord cultures.

7. McKillop et al. (2021) Diazepam effects on local cortical neural activity during sleep in mice.

8. Pavlov et al.(2021) Effects of Sleep Deprivation on the Brain Electrical Activity in Mice.

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