本研究報道了用鉑納米顆粒和Nafion修飾的摻硼金剛石微電極的制備及其在小鼠結(jié)腸體外檢測NO的應(yīng)用。鉑納米顆粒沉積采用2.0 mmol L-1六氯鉑酸鉀溶液，在0.01 V s-1的條件下，從?0.2 V到1.3 V vs Ag/AgCl循環(huán)10個循環(huán)。將Nafion覆蓋層浸泡在含有2.5%(w/v)膠體Nafion的溶液中，在55°C的潮濕環(huán)境中干燥一夜。

根據(jù)生物介質(zhì)中電化學檢測NO的主要干擾物亞硝酸鹽(NO2-)氧化對電極的響應(yīng)以及亞硝酸鹽(NO2-)氧化的抑制，選擇了最佳微電極制備條件。檢測指標為靈敏度為16.7±2.7 mA M-1 cm-2(n=3個電極)，檢出限為0.5μmol L-1(S/n=3)，電極響應(yīng)重現(xiàn)性為2.5%(RSD)。

采用電刺激和連續(xù)安培法測量野生型雄性和雌性小鼠在不斷增加的電刺激下肌腸神經(jīng)節(jié)中NO的釋放，以研究結(jié)腸中的氮信號。還提供了關(guān)于使用光遺傳學選擇性地使用藍光刺激刺激氮性肌內(nèi)神經(jīng)元的初步數(shù)據(jù)，目的是了解抑制性神經(jīng)肌肉信號是如何參與控制腸道運動的肌內(nèi)叢電路的。

摻硼金剛石(BDD)對電化學分析領(lǐng)域產(chǎn)生了重大影響，因為它具有許多突出的特性，包括(i)低而穩(wěn)定的背景電流，通常不依賴于ph值，由于表面相對缺乏可電離的碳氧官能團，(ii)穩(wěn)定的薄膜形態(tài)和微觀結(jié)構(gòu)，(iii)抗分子吸附和生物污染，以及(iv)相對快速的電子轉(zhuǎn)移動力學在水中的多個氧化還原體系。

有機、離子液體電解質(zhì)介質(zhì)。BDD在神經(jīng)化學分析領(lǐng)域有很大的用途，被證明是外周和中樞神經(jīng)系統(tǒng)體外和體內(nèi)測量的合適材料。研究小組已經(jīng)證明，BDD微電極在體外為控制大鼠動脈和靜脈的交感神經(jīng)釋放的去甲腎上腺素和豚鼠、大鼠和小鼠小腸和結(jié)腸的粘膜和肌腸叢釋放的血清素和一氧化氮提供了可重復(fù)的、穩(wěn)定的和足夠敏感的氧化電流響應(yīng)。使用BDD微電極穩(wěn)定檢測腸道中釋放的血清素的能力值得注意，因為這種氧化還原系統(tǒng)是臭名昭著的碳電極生物污物。

圖1。Nafion/Pt/BDD微電極傳感器設(shè)計原理圖。在蝕刻的76μm直徑的鉑線上覆蓋一層摻雜硼的納米晶金剛石(右上)，用鉑納米顆粒電沉積(10個循環(huán))(右中)，用膠態(tài)Nafion溶液(2.5 w/v%)浸涂(右下)。

在本論文中，擴展了BDD微電極在神經(jīng)分析化學中的應(yīng)用，并報道了它們在體外測量小鼠結(jié)腸肌腸神經(jīng)節(jié)釋放一氧化氮(NO)的應(yīng)用。眾所周知，一氧化氮是一種高活性有毒氣體，在空氣中迅速反應(yīng)生成氮氧化物。然而，在生物系統(tǒng)中，NO在細胞代謝中起著重要的作用，并與許多生理過程有關(guān)，包括血壓控制、血管張力調(diào)節(jié)、神經(jīng)傳導(dǎo)、支氣管擴張、抗菌和抗腫瘤過程以及學習和記憶。NO檢測是多年來的研究課題，已經(jīng)使用了許多分析技術(shù)，如光譜學、化學發(fā)光、色譜、電泳和電化學方法。電化學技術(shù)，特別是那些使用微電極傳感器直接電化學檢測NO的技術(shù)，為檢測體外和體內(nèi)釋放位點附近的瞬態(tài)濃度變化提供了足夠的時空分辨率。

通過在BDD微電極設(shè)計中加入鉑等貴金屬，并實現(xiàn)透選擇性聚合物，可以提高電化學NO檢測的靈敏度和選擇性。采用鉑納米顆粒對傳感器進行修飾是因為其對NO氧化的適度電催化作用和對許多化合物的抗中毒性。采用選擇性滲透性Nafion離聚體對改性BDD襯底進行包覆。Nafion骨架上的磺酸基使聚合物具有酸性特性，使得質(zhì)子很容易通過聚合物薄膜運輸，同時靜電排斥帶負電荷的物種。這有效地阻止了干擾物，如亞硝酸鹽和硝酸鹽到達電極表面，這些干擾物是NO代謝產(chǎn)生的穩(wěn)定副產(chǎn)物。這些物種在電化學NO檢測中可能存在問題，因為它們會在重復(fù)產(chǎn)生NO后積聚在溶液中，這也是為什么亞硝酸鹽和硝酸鹽的測量經(jīng)常被用作NO釋放的間接測量。

本文描述了用鉑納米顆粒和Nafion層修飾的BDD微電極(Nafion/Pt/BDD)的制備和表征，該電極對NO氧化具有選擇性和敏感性，并將這些傳感器應(yīng)用于體外測量小鼠結(jié)腸肌腸神經(jīng)節(jié)電刺激釋放NO。最后，我們回顧了利用光遺傳學和選擇性激發(fā)氮神經(jīng)元在轉(zhuǎn)基因小鼠模型中誘發(fā)NO檢測的初步數(shù)據(jù)。