基于微电极阵列的大鼠脑内L-DOPA刺激谷氨酸释放和神经电信号检测
范心怡，张 松，宋轶琳，等．基于微电极阵列的大鼠脑内Ｌ-ＤＯＰＡ刺激谷氨酸释放和神经电信号检测［Ｊ］．纳米技术与精密工程，２０１７，１５（６）：
４５５-４５９．ＦａｎＸｉｎｙｉ，ＺｈａｎｇＳｏｎｇ，ＳｏｎｇＹｉｌｉｎ，ｅｔａｌ．ＩｎｖｉｖｏｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇＬ-ＤＯＰＡ-ｉｎｄｕｃｅｄｇｌｕｔａｍａｔｅｆｌｕｘａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌｓｉｇｎａｌｓｗｉｔｈａｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｄｅａｒｒａｙ［Ｊ］．Nanotechnology and Precision Engineering ，２０１７，１５（６）：４５５-４５９（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）．
基于微电极阵列的大鼠脑内L -DOPA 刺激谷氨酸
释放和神经电信号检测
范心怡１，２，张 松１，２，宋轶琳１，徐辉任１，２，肖桂花１，２，杨丽丽１，２，蔡新霞１，２
（１．中国科学院电子学研究所传感技术联合国家重点实验室，北京１００１９０；２．中国科学院大学，北京１００１９０）
摘 要：左旋多巴（Ｌ-ＤＯＰＡ）是帕金森症的主要治疗药物之一，长期使用具有神经毒性，其作用机理复杂．为了研
究Ｌ-ＤＯＰＡ对大脑纹状体谷氨酸神经通路在体神经元的影响，采用微机电系统（ＭＥＭＳ）技术制备了一种１６通道植
入式微电极阵列（ＭＥＡ）芯片，其上集成了直径１０μｍ的电生理、电化学双模信号检测位点，能够实时记录脑内神经
递质谷氨酸和动作电位（ｓｐｉｋｅ）、局部场电位（ＬＦＰ）等神经电信号的同步变化．将这种ＭＥＡ植入大鼠纹状体，在皮
层施加Ｌ-ＤＯＰＡ（１００μＬ，２ｍｍｏｌ／Ｌ）刺激后，随着纹状体内谷氨酸浓度的迅速增加，神经元ｓｐｉｋｅ发放频率和ＬＦＰ低
频段功率同步衰减．实验结果从神经元层次在体验证了Ｌ-ＤＯＰＡ的神经毒性，可为帕金森症治疗药理研究提供线索．
关键词：微机电系统；植入式微电极阵列；左旋多巴；谷氨酸；动作电位；局部场电位
中图分类号：ＴＰ２７３．２ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７２-６０３０（２０１７）０６-０４５５-０５
收稿日期：２０１７-０８-２１．
基金项目：国家自然科学基金资助项目（６１５２７８１５，３１５００８００，６１５０１４２６，６１４７１３４２）；国家重点研发计划资助项目（２０１７ＹＦＡ０２０５９００）；北京市
科技计划资助项目（Ｚ１４１１０００００２１４００２，Ｚ１４１１０２００３４１４０１４）；中国科学院重点资助项目（ＫＪＺＤ-ＥＷ-Ｌ１１-２）．
作者简介：范心怡（１９９０— ），女，硕士研究生．
通讯作者：蔡新霞，教授，ｘｘｃａｉ＠ｍａｉｌ．ｉｅ．ａｃ．ｃｎ．In Vivo Monitoring L -DOPA -Induced Glutamate F l ux and Electrophysiological Signals with a Microelectrode Array
ＦａｎＸｉｎｙｉ１，２，ＺｈａｎｇＳｏｎｇ１，２，ＳｏｎｇＹｉｌｉｎ１，ＸｕＨｕｉｒｅｎ１，２，ＸｉａｏＧｕｉｈｕａ１，２，ＹａｎｇＬｉｌｉ１，２，ＣａｉＸｉｎｘｉａ１，２
（１．ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＴｒａｎｓｄｕｃｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９０，Ｃｈｉｎａ；
２．ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９０，Ｃｈｉｎａ）Abstract ：３，４-ｄｉｈｙｄｒｏｘｙｐｈｅｎｙｌ-Ｌ-ａｌａｎｉｎｅ（Ｌ-ＤＯＰＡ）ｒｅｍａｉｎｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｊｏｒｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃｄｒｕｇｓｆｏｒＰａｒ-ｋｉｎｓｏｎ’ｓｄｉｓｅａｓｅ，ｗｈｅｒｅａｓｌｏｎｇ-ｔｅｒｍｕｓｅｉｓｎｅｕｒｏｔｏｘｉｃａｎｄｉｔｓｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｓｃｏｍｐｌｅｘ．ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆＬ-ＤＯＰＡｏｎｎｅｕｒｏｎａｌｎｅｕｒｏｎｓｉｎｔｈｅｓｔｒｉａｔｕｍｏｆｔｈｅｂｒａｉｎ，ａ１６-ｃｈａｎｎｅｌｉｍｐｌａｎｔｅｄｍｉｃｒｏｅｌｅｃ-ｔｒｏｄｅａｒｒａｙ（ＭＥＡ）ｗａｓｆａｂｒｉｃａｔｅｄｂｙｍｉｃｒｏ-ｅｌｅｃｔｒｏ-ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ-ｓｙｓｔｅｍ（ＭＥＭＳ），ｗｈｉｃｈｉｎｔｅｇｒａｔｅｓｅｌｅｃ-ｔｒｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌｄｕａｌ-ｍｏｄｅｓｉｇｎａｌｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｉｔｅｓｗｉｔｈａｄｉａｍｅｔｅｒｏｆ１０μｍ．Ｉｔｃａｎｒｅ-ｃｏｒｄｔｈｅｇｌｕｔａｍａｔｅａｎｄｓｐｉｋｅ，ｌｏｃａｌｆｉｅｌｄｐｏｔｅｎｔｉａｌ（ＬＦＰ）ｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎｏｆｎｅｕｒｏｎａｌｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｓｉｇｎａｌｓ．ＴｈｅＭＥＡｗａｓｉｍｐｌａｎｔｅｄｉｎｔｏｔｈｅｓｔｒｉａｔｕｍｏｆｒａｔｓ．Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｓｅｍｕｌｔｉ-ｍｏｄａｌｒｅｃｏｒｄｉｎｇｓ，Ｌ-ＤＯＰＡ（２ｍｍｏｌ／Ｌ，１００μＬ）ｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｈｅｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒｇｌｕｔａｍａｔｅｌｅｖｅｌｓａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｆｉｒｉｎｇｒａｔｅａｎｄＬＦＰｉｎｉｔｉａｌｌｙ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｎｅｕｒａｌａｃｔｉｖｉｔｙｗａｓｓｕｐｐｒｅｓｓｅｄ．ＲｅｓｕｌｔｓｒｅｖｅａｌｔｈｅｎｏｘｉｏｕｓｅｆｆｅｃｔｏｆＬ-ＤＯＰＡａｎｄｍａｙｐｒｏｖｉｄｅｃｌｕｅｓｔｏｔｈｅｔｈｅｒａｐｙｏｆＰａｒｋｉｎｓｏｎ’ｓｄｉｓｅａｓｅ．Keywords ：ｍｉｃｒｏ-ｅｌｅｃｔｒｏ-ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ-ｓｙｓｔｅｍ（ＭＥＭＳ）；ｉｍｐｌａｎｔａｂｌｅｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｄｅａｒｒａｙ（ＭＥＡ）；３，４-ｄｉｈｙｄｒｏｘｙｐｈｅｎｙｌ-Ｌ-ａｌａｎｉｎｅ（Ｌ-ＤＯＰＡ）；ｇｌｕｔａｍａｔｅ；ｓｐｉｋｅ；ｌｏｃａｌｆｉｅｌｄｐｏｔｅｎｔｉａｌ（ＬＦＰ）
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