脑化学失衡是许多神经系统疾病的核心。这些相同的大脑化学物质也在肠道健康中发挥作用。因此，斯坦福大学的科学家们发明了“NeuroString”——一种可以与大脑和肠道组织无缝连接的软植入式探针。他们在 2022 年 6 月 2 日发表在《自然》杂志上的一篇论文中描述了该探测器。它在抑郁症、帕金森病和肠道疾病方面具有潜在的应用价值。
“人们试图理解大脑的主流方式是阅读和记录电信号，”该论文的第一作者李金星说。“但化学信号在大脑交流中发挥着同样重要的作用，它们也与疾病直接相关。”李在斯坦福大学化学工程系鲍哲南实验室开始并担任博士后工作;他现在是密歇根州立大学生物医学工程系的助理教授。
NeuroString 测量多巴胺和血清素，这两种化学信使可调节神经元中的电信号。多巴胺以其在大脑奖赏系统中的作用而闻名。血清素是百忧解等抗抑郁药的目标。两者都与运动、睡眠、食欲和消化有关。
测量多巴胺和血清素的植入物已经存在，但它们是由装在玻璃管中的刚性碳棒制成的。“那些是非常坚硬的探针。它们非常脆弱，”李说。植入物不仅会破碎，还会摩擦大脑中的软组织，从而使脑细胞发炎并降解植入物。
鲍的实验室设计了一个软探针。“我的团队制造软电子产品已经有一段时间了，”斯坦福大学工程学院 KK Lee 教授兼化学工程系系主任鲍说。探针由石墨烯制成，石墨烯是一种原子薄的碳。鲍的团队使用激光将李所描述的“石墨烯的毛茸茸的纠缠网络”雕刻到塑料中。这种塑料含有在石墨烯表面变成纳米颗粒点的分子，可以提高同时测量多巴胺和血清素的灵敏度和选择性。然后研究人员将网络嵌入橡胶基质中。
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