化學(xué)是生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎。在活體層次上精準獲取生理活性分子的分布和含量的變化規律對于了解和研究生理和病理過(guò)程具有重要的意義。電化學(xué)方法，特別是基于核酸適體的電化學(xué)生物傳感器，由于兼具高特異性識別、檢測對象廣以及易于微型化等優(yōu)良特性，已成為復雜生理環(huán)境中實(shí)現快速、靈敏和高選擇性檢測的有效工具。北京師范大學(xué)江迎課題組綜述了核酸適體電化學(xué)生物傳感器的設計以及在活體分析中的應用，并對其未來(lái)發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

化學(xué)是有機體開(kāi)展一切生命活動(dòng)的物質(zhì)基礎。在活體層次實(shí)現對生理與疾病過(guò)程相關(guān)的化學(xué)物質(zhì)的檢測對了解生命體運行的分子機制、探索疾病發(fā)病機理、發(fā)展醫學(xué)診斷、檢測與治療方法具有重要意義。近年來(lái)，國內外已開(kāi)發(fā)了包括微透析技術(shù)、熒光成像技術(shù)以及電化學(xué)方法等在內的一系列檢測手段用于活體層次的分析。其中，微透析技術(shù)由于可在不干擾體內正常生命過(guò)程的情況下進(jìn)行實(shí)時(shí)、在體或在線(xiàn)取樣，特別適用于研究生命過(guò)程的動(dòng)態(tài)變化。與此同時(shí)，高速發(fā)展的成像技術(shù)使得利用小分子熒光探針或可編碼的熒光蛋白實(shí)現實(shí)時(shí)監測生物分子事件成為可能。與這些技術(shù)相比，電化學(xué)方法因具有識別靈敏、響應速度快、樣本量要求小、易于小型化、與多重分析技術(shù)兼容等優(yōu)點(diǎn)，目前已成為活體分析研究的重要手段之一。

近年來(lái)，電化學(xué)方法中伏安法和電位法在腦神經(jīng)化學(xué)過(guò)程的研究中備受關(guān)注。其中，脈沖伏安法可有效抑制背景充電電流，降低擴散層變化的影響，具有靈敏度高、選擇性高、可同時(shí)區分多種電化學(xué)活性物質(zhì)等優(yōu)勢?？焖賿呙柩h(huán)伏安法（Fast-scan cyclic voltammetry,FSCV）因具有高時(shí)間分辨率，被廣泛應用于生理活性分子的活體原位分析。通過(guò)對電極施加高掃速的三角波，可實(shí)現對具有較快電子轉移速率的電化學(xué)活性物質(zhì)，如兒茶酚胺類(lèi)神經(jīng)遞質(zhì)的選擇性檢測。然而，在復雜的生物環(huán)境中，因蛋白質(zhì)等生物大分子易于在電極表面非特異性吸附，上述基于電流為輸出信號的傳感器在活體分析應用中常出現靈敏度降低、重現性差等問(wèn)題。

近期提出的原電池型氧化還原電位法（Galvanic redox potentiometry,GRP）由于其檢測靈敏度不依賴(lài)于電極的有效面積，為神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)活體原位電化學(xué)分析提供了新思路。此外，GRP電化學(xué)傳感器檢測過(guò)程中，回路處于開(kāi)路狀態(tài)，近乎零電流通過(guò)，能夠降低同步記錄時(shí)產(chǎn)生噪音干擾，特別適用于檢測神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)的動(dòng)力學(xué)。例如，Mao等人利用該方法在大鼠大腦皮層，實(shí)現了全腦缺血/再灌注過(guò)程中腦內抗壞血酸（AA）的活體原位測定。此外，基于GRP原理的電化學(xué)傳感器可與電生理記錄高度兼容，從而實(shí)現化學(xué)信號和電信號的同步記錄。

通過(guò)合理設計和調節碳纖維兩端的電化學(xué)反應，該類(lèi)傳感可用于未來(lái)多種神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)的活體在線(xiàn)監測。近期，得益于生物識別元件的不斷發(fā)展，尤其是核酸適體親和配體研究的迅速發(fā)展，面向活體層次的高選擇性電化學(xué)生物傳感研究迎來(lái)了新的機遇。北京師范大學(xué)江迎課題組綜述核酸適體電化學(xué)生物傳感器（Electrochemical aptamer-based sensor,E-AB）的設計原理，以及其活體分析化學(xué)應用進(jìn)展，并對其未來(lái)發(fā)展趨勢進(jìn)行展望。