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。可用于以下研究：

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• 在體監(jiān)測腦化學(xué)微環(huán)境

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• 行為和生理活動期間的神經(jīng)化學(xué)監(jiān)測

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• 藥物篩選，包括神經(jīng)藥理作用

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• 鑒定生物標(biāo)記物

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• 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(yùn)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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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(qiáng)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。

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。

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(kuò)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。

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。

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)：