实时动态监测细胞通讯网络突触间隙内信号分子分泌动力学

高效、快速、准确地获取信号分子的信息是阐明细胞信号传导机制的关键和基础，超微电极化学方法在实动态监测信号分子胞吐分泌动力学研究方面发挥了非常重要的作用，且已在单细胞水平上取得重要研究结果，但对于多细胞形成的通讯网络以及突触间隙信号分子监测，国际上至今尚未取得突破。本项目在已完成课题基础上，进一步深入开展研究。研制新型超小尺寸（尖端直径小于100 nm）的纳米电化学探针，将首次以相互通讯细胞构成的细胞网络为研究对象，建立细胞通讯网络中突触及突触间隙神经递质分泌及代谢实时动态监测新方法，并实现信号传导过程中相互通讯细胞的同步监测，同时获取信号传导过程中的多维信息。建立的方法将为生命科学研究提供有力的工具，并有望推动生命分析化学这一交叉学科的发展。

实时探测纳米级突触间隙内部神经递质胞吐释放动力学具有很大的挑战，目前国际上尚未取得突破。本项目中，我们制备了新型的尖端极小的纳米电化学探针，探针具有优良的电化学性能。采用该探针，我们首次实时动态监测了神经信号传导过程中突触间隙内神经递质胞吐动力学行为，得到了突触间隙内神经递质胞吐释放活性区分布、囊泡融合孔模式以及受体反馈调节等特征；制备了新型的TiC@C纳米线阵列微电极，实现了模拟血管中NO释放的实时动态监测，在此基础上利用纳米铂颗粒修饰纳米线，首次实现了植物细胞生长素胞吐外流的实时探测；此外，我们构建了集成化的微流控芯片－微电极阵列一体化微全分析系统，实现了细胞的长期培养以及细胞在培养过程中神经递质分子释放的实时监测。项目发表论文6篇，其中Lab on a Chip封面论文1篇，Anal. Chem. 论文2篇。 另外投稿到Nature Methods的论文也得到了很好的评价，且已修改。