《科學(xué)進(jìn)展》期刊 18 日在線發(fā)表了題為《高靈敏和特異的納米探針用于近紅外鉀離子成像》的研究論文，報(bào)道了中國(guó)科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心(神經(jīng)科學(xué)研究所)、上海腦科學(xué)與類腦研究中心、神經(jīng)科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室杜久林研究組、熊志奇研究組與中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所施劍林、步文博研究組的一項(xiàng)合作研究。

　　該研究開(kāi)發(fā)了一種可用近紅外光激發(fā)的鉀離子熒光納米探針，成功監(jiān)測(cè)了斑馬魚(yú)和小鼠腦中伴隨神經(jīng)活動(dòng)的鉀離子濃度的動(dòng)態(tài)變化。

　　細(xì)胞外鉀離子濃度變化直接反映神經(jīng)元電活動(dòng)的改變，進(jìn)而又影響神經(jīng)元的興奮性和神經(jīng)元間的突觸傳遞。因此，鉀離子濃度的改變可以從另外一個(gè)側(cè)面反應(yīng)神經(jīng)活動(dòng)的異常，鉀離子成像成為研究神經(jīng)系統(tǒng)功能及其異常的新手段。

　　然而，現(xiàn)有的鉀離子探針只能用紫外或可見(jiàn)光激發(fā)，因其在活組織中易于被吸收和散射而只能應(yīng)用于大腦淺層。另外，現(xiàn)有的鉀離子探針抗干擾性差，選擇低，尤其難以區(qū)分鈉鉀離子，無(wú)法實(shí)現(xiàn)針對(duì)鉀離子的特異性監(jiān)測(cè)。因此，急需發(fā)展新型鉀離子熒光探針，其要具備更高穿透深度的近紅外光激發(fā)，而且對(duì)鉀離子具有特異性響應(yīng)。

　　為此，科研人員精細(xì)設(shè)計(jì)并制備了具有三層核殼結(jié)構(gòu)的球狀納米探針，總直徑為 85nm 左右。為進(jìn)一步驗(yàn)證上述新型鉀離子納米探針的實(shí)用性，科研人員在小鼠偏頭痛模型和斑馬魚(yú)癲癇模型中運(yùn)用該納米探針檢測(cè)了大腦中鉀離子濃度的動(dòng)態(tài)變化。

　　據(jù)介紹，該研究工作同時(shí)為設(shè)計(jì)近紅外光激發(fā)的其他離子特異性探針提供了新思路，為探究神經(jīng)元中離子活動(dòng)開(kāi)辟了實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的新方法。

　　該項(xiàng)工作由杜久林組劉佳男博士后、尚春峰副研究員與上海硅酸鹽研究所潘黎敏助理研究員在杜久林研究員、熊志奇研究員以及上海硅酸鹽研究所的施劍林研究員、步文博研究員的共同指導(dǎo)下完成;工作得到中國(guó)科協(xié)、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)、科技部、中科院和上海市的資助。
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