本研究報(bào)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(cè)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(gè)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(xué)檢測(cè)NO的主要干擾物亞硝酸鹽(NO2-)氧化對(duì)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(cè)指標(biāo)為靈敏度為16.7±2.7 mA M-1 cm-2(n=3個(gè)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(cè)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(hào)。還提供了關(guān)于使用光遺傳學(xué)選擇性地使用藍(lán)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(hào)是如何參與控制腸道運(yùn)動(dòng)的肌內(nèi)叢電路的。

摻硼金剛石(BDD)對(duì)電化學(xué)分析領(lǐng)域產(chǎn)生了重大影響，因?yàn)樗哂性S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(duì)缺乏可電離的碳氧官能團(tuán)，(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(duì)快速的電子轉(zhuǎn)移動(dòng)力學(xué)在水中的多個(gè)氧化還原體系。

有機(jī)、離子液體電解質(zhì)介質(zhì)。BDD在神經(jīng)化學(xué)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(cè)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(dòng)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(cè)腸道中釋放的血清素的能力值得注意，因?yàn)檫@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(jì)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(gè)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(kuò)展了BDD微電極在神經(jīng)分析化學(xué)中的應(yīng)用，并報(bào)道了它們?cè)隗w外測(cè)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(xì)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(kuò)張、抗菌和抗腫瘤過程以及學(xué)習(xí)和記憶。NO檢測(cè)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(xué)、化學(xué)發(fā)光、色譜、電泳和電化學(xué)方法。電化學(xué)技術(shù)，特別是那些使用微電極傳感器直接電化學(xué)檢測(cè)NO的技術(shù)，為檢測(cè)體外和體內(nèi)釋放位點(diǎn)附近的瞬態(tài)濃度變化提供了足夠的時(shí)空分辨率。

通過在BDD微電極設(shè)計(jì)中加入鉑等貴金屬，并實(shí)現(xiàn)透選擇性聚合物，可以提高電化學(xué)NO檢測(cè)的靈敏度和選擇性。采用鉑納米顆粒對(duì)傳感器進(jìn)行修飾是因?yàn)槠鋵?duì)NO氧化的適度電催化作用和對(duì)許多化合物的抗中毒性。采用選擇性滲透性Nafion離聚體對(duì)改性BDD襯底進(jìn)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(yùn)輸，同時(shí)靜電排斥帶負(fù)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(dá)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(xué)NO檢測(cè)中可能存在問題，因?yàn)樗鼈儠?huì)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(cè)量經(jīng)常被用作NO釋放的間接測(cè)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(duì)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(cè)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(xué)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(cè)的初步數(shù)據(jù)。