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1、引言
腦是生命體中精密又復(fù)雜的系統(tǒng)，通常神經(jīng)元的集體行為會產(chǎn)生大腦功能的變化，神經(jīng)元之間信息的傳遞本質(zhì)上是神經(jīng)遞質(zhì)在神經(jīng)元突觸間的傳遞。了解神經(jīng)元所處的微化學(xué)環(huán)境以及信息傳遞中的分子機(jī)制對深刻理解大腦功能具有十分重要的意義;對許多中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）疾病，如多發(fā)性硬化（MS）、阿茲海默癥（AD）和癲癇的治療及預(yù)防具有重要指導(dǎo)意義。神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)主要包括：神經(jīng)元信息傳遞中起著重要作用的遞質(zhì)，如單胺類遞質(zhì)（多巴胺、去甲腎上腺素、腎上腺素等），氨基酸類遞質(zhì)（谷氨酸、氨基丁酸等），神經(jīng)調(diào)質(zhì)（抗壞血酸等），離子（H+、K+、Zn2+、Ca2+、Mg2+等），活性氧自由基（H2O2、O2等），能量代謝物質(zhì)（葡萄糖、ATP等），氨基酸，脂質(zhì)，多肽，磷脂，蛋白質(zhì)，核酸（DNA和RNA）和參與神經(jīng)活動的其它的化學(xué)物質(zhì)（乙酰膽堿、神經(jīng)肽等）。因此，實時監(jiān)測腦內(nèi)神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)的動態(tài)變化，對于更好地認(rèn)識與腦相關(guān)的生理及病理學(xué)過程具有重要的意義。
活體原位電化學(xué)分析方法是將微電極植入特定腦區(qū)原位監(jiān)測神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)動態(tài)變化的方法，該方法因具有高時空分辨率、高靈敏度和對腦組織損傷小等優(yōu)勢，受到越來越多的關(guān)注。但腦環(huán)境較為復(fù)雜，不僅存在許多小分子物質(zhì)，而且還包含許多生物大分子。當(dāng)微電極植入到腦組織時，生物大分子（特別是蛋白質(zhì)）會迅速地吸附在微電極表面（此過程被認(rèn)為是生物污染的第一步）。吸附的蛋白質(zhì)會覆蓋電極表面部分活性位點(diǎn)，阻止物質(zhì)傳輸和電子（電荷）轉(zhuǎn)移，最終導(dǎo)致微電極的靈敏度和選擇性降低。此外，微電極將不可避免地導(dǎo)致一系列不良的生物反應(yīng)，如細(xì)胞黏附、血小板活化、血栓形成以及補(bǔ)體激活。這些過程將會導(dǎo)致電極周圍化學(xué)環(huán)境的改變，從而影響微電極對神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)檢測的準(zhǔn)確性。此外，形成的纖維囊會完全阻礙電極表面上的電子轉(zhuǎn)移和物質(zhì)傳輸，從而導(dǎo)致微電極無法正常工作（圖1）。因此，抑制蛋白質(zhì)的非特異性吸附在一定程度上可防止電極表面生物污染。
本文將簡單地介紹蛋白質(zhì)吸附對電極性能的影響，及電化學(xué)中抗蛋白質(zhì)吸附的方法策略，并詳細(xì)綜述活體原位電化學(xué)分析中抗蛋白質(zhì)吸附研究的進(jìn)展。
2、蛋白質(zhì)吸附對電化學(xué)性能的影響
在電化學(xué)傳感器的研究中，不僅需要研究蛋白質(zhì)在電極表面的非特異性吸附，最重要的是研究蛋白質(zhì)吸附對電極電化學(xué)性能的影響。一般認(rèn)為吸附在電極表面的蛋白質(zhì)層是一個惰性的、非電化學(xué)活性的阻礙層，會影響電極的電化學(xué)性能，如法拉第電流、雙電層電容（Cd1）、電極阻抗，從而影響電極對待測物的電化學(xué)檢測結(jié)果，而且，這種影響隨著電極表面蛋白質(zhì)的覆蓋率增大而加劇，影響最大的是電極的法拉第電流。因在任何情況下，電極表面發(fā)生蛋白質(zhì)的非特異性吸附時，電極表面和電解質(zhì)之間的電子（電荷）轉(zhuǎn)移速率都會受到嚴(yán)重阻礙，探針（或待測物）擴(kuò)散到電極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)也會被阻礙或完全阻止。
蛋白質(zhì)吸附會影響電極/電解質(zhì)界面處靠近電極表面緊密層的結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致電極雙電層結(jié)構(gòu)（雙電層電容）的改變。研究表明：將電極暴露于蛋白質(zhì)溶液中，會導(dǎo)致電極/電解質(zhì)界面處的電子（電荷）轉(zhuǎn)移電阻（Rct）增加以及電極的Cd1減小。Rct的增加將會導(dǎo)致探針（或待測物）的氧化/還原電位分別正移或者負(fù)移（ΔEp增加）。此外，Cd1的改變受到各種檢測條件的影響，例如，當(dāng)吸附發(fā)生在電極開路電位或更高電位時，電極的最大電容更大程度的減小;在相同條件下，與吸附的血清白蛋白相比，免疫球蛋白G（Ig.G）的吸附會導(dǎo)致Cd1減小的更多（圖2）。也有研究表明，吸附的蛋白質(zhì)導(dǎo)致電極Cd1的變化通常約為裸電極的10%，一般電化學(xué)檢測技術(shù)（如計時電流法或微分脈沖伏安法）可不考慮，因已經(jīng)扣除了背景充電電流，或者充電電流相對于法拉第電流衰減的較快。
