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东北大学的研究人员已经开发出了第一款多合一微型pH探针

东北大学的研究人员已经开发出了第一款多合一微型pH探针,用于实时研究大脑深层结构中固有的细胞外pH动力学。在大脑中,数十亿个神经元和神经胶质细胞形成复杂而有效的网络,这些网络通过微妙的化学信号不断相互交流,从而控制我们的行为输出。

脑化学是脑细胞中的基本语言。在我们健康的大脑中,化学物质保持相对中性,必须不断调节酸碱波动。否则会导致慢性脑部疾病,例如精神疾病,神经胶质瘤和癫痫发作。因此,大脑的pH波动与大脑的信号传导和功能之间的相关性使人们可以更清楚地了解pH值对我们的大脑如何运转以及在患病状态下大脑如何失灵的影响。

然而,尽管最近在大脑的电记录和化学监测技术方面有技术进步,但是在测量化学信号,特别是活生物体(即体内)的pH值方面仍然存在局限性。

研究团队通过开创一种融合了两种不同技术的混合设备来解决这些局限性:一束细纤维与电和光功能的无缝集成,以及化学传感器与光定义的测量位置。这种组合可以在体内对大脑内,尤其是较深区域内的固有化学信号进行空间分辨检测,并具有较高的空间,时间和化学分辨率。

“我们利用电信行业中常规使用的热拉伸工艺来制造集成了多种功能的光纤,例如光波导,电极和化学通道,”前沿科学研究院跨学科研究所的助理教授郭元元说。东北大学。

与生物医学工程研究生院的Tatsuo Yoshinobu教授合作,将一种具有光寻址能力的化学成分的活性成分耦合到了光纤上,从而实现了一种多合一的混合化学感测探针,用于体内细微化学物质的检测大脑的变化。第一个原型专注于pH检测。

多亏了医学研究生院的Hajime Mushiake教授对探针进行了体内测试。它能够检测到对大鼠癫痫发作的轻微pH波动。

郭说:“我们团队的下一步是将空间,时间和化学分辨率提高到与内在神经元动力学的尺度有关的水平。” “我们的技术突破将促进我们对脑化学及其与脑功能的相关性的基本理解。”

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