北京师范大学化学学院江迎教授实验室近期开发出一种新型自驱动核酸适体电化学传感器（aptGRP5-HT），成功实现了对活体脑内"快乐激素"5-羟色胺（5-HT）的高选择性实时监测，突破了神经化学检测领域长期面临的两大关键技术难题——抗坏血酸（Vc）干扰和5-HT电化学污染。
该研究通过两项关键技术创新，打破了传统检测方法的瓶颈。首先，研究团队采用硫代磷酸酯修饰的适体作为分子识别界面，显著增强了对5-HT的特异性捕获能力，同时实现了对Vc的高效排斥，提升了传感器的选择性。其次，团队设计了基于K2IrCl6/K3IrCl6氧化还原对的电位传感机制，依托负吉布斯自由能驱动建立零电流工作模式，从根本上规避了5-HT在传统电化学检测中所引发的电极污染问题。实验数据显示，该传感器在100 μM Vc存在的干扰环境中，仍可对1 μM 5-HT产生高达260 mV的响应信号，其灵敏度较未经改进的GRP传感器提升了98.3倍。对于5-HIAA、色氨酸等相关合成与代谢干扰物的响应亦可忽略，选择性提升达21.5倍。传感器对于400 μM Vc及50 μM UA的响应分别低于15%和6%，验证了其在脑环境中的应用潜力。连续监测实验显示，其在1小时内的信号漂移小于5%，表现出良好的稳定性与可重复性。活体实验方面，研究团队将传感器植入小鼠大脑的内侧前额叶皮层（mPFC）与中缝背核（DRN）区域。结果表明，局部注射5-HT可诱发明显的浓度依赖性电信号响应。传感器植入12小时后，免疫荧光染色未发现显著胶质细胞激活，表明其具有良好的生物相容性。 引人关注的是，在小鼠社会等级模型中，该传感器首次揭示了5-HT释放水平与社会地位之间的明确关联：在自然状态下，高等级（Rank 1）小鼠的mPFC区5-HT释放水平比较低等级（Rank 4）高出10%，DRN区高出15%；在通过行为干预强制提升社会等级后，晋升组（FG）小鼠的mPFC区5-HT释放较低等级提升达30%，DRN区无显著性提升。进一步分析表明，不同脑区5-HT释放与神经元活动之间呈现区域特异性的相关性。在mPFC区域，高等级小鼠神经元放电频率降低，与5-HT释放呈负相关；而在DRN区域，神经元放电频率升高，与5-HT释放呈正相关。这些发现为理解社会压力下脑区特异性的神经化学调控机制提供了新视角。 该研究成功开发出首个无需样本预处理、具备卓越抗Vc干扰能力的活体5-HT传感器，揭示了社会压力通过脑区特异性调控5-HT释放，进而影响应激反应的新机制。该成果为抑郁症等精神疾病的神经机制研究和治疗靶点探索提供了新的理论基础与技术路径。 论文信息 Aptamer-Based Galvanic Potentiometric Sensor for Real-Time Monitoring of Serotonin Signaling Under Psychosocial Stress Fenghui Zhu, Yinghuan Liu, Zhining Sun, Jiping Ni Ying Jiang Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202501701
