长春应化所在神经化学信号动态监测领域取得重要突破
中国科学院长春应用化学研究所在脑胶质瘤发病过程中神经化学信号精准动态监测领域取得重要进展。逯乐慧研究员团队的刘辰博士与湖南大学刘艳岚教授合作构建了一种基于高选择性传感平台的植入式神经探针，结合磁共振成像（MRI）的空间分辨能力与脑电记录（EEG）的功能解析，实现了胶质母细胞瘤（GBM）浸润脑区内多巴胺（DA）动态的原位、长期监测。相关研究成果以"Carbon-Coordinated Cobalt Electrochemical Nanoplatform Enables in Vivo Selective Monitoring of Neurochemical Dysregulation in Glioblastoma-Infiltrated Brain"为题，发表于国际权威化学期刊《Journal of the American Chemical Society》。
植入式神经探针作为脑机接口的核心前端元件，其信号捕获能力直接决定了脑机交互的精度与可靠性。然而，当面对胶质母细胞瘤这一致命的原发性恶性脑肿瘤时，植入式脑机接口面临严峻挑战：肿瘤微环境中复杂的化学成分（高浓度抗坏血酸AA、氧化应激和弱酸性）对产生的信号干扰，以及肿瘤的浸润生长对空间定位提出的高要求，这些共同构成脑机接口技术向癌症神经科学拓展的核心瓶颈。
针对上述问题，研究团队设计合成了用于脑胶质瘤中多巴胺的动态、选择性监测植入式神经探针。为实现空间精准植入，研究团队引入磁共振成像技术：通过T2加权MRI成像技术，在小鼠接种GL261胶质瘤细胞后第4、7、14天，动态追踪肿瘤向纹状体的浸润边界，并以此为引导将CoCx@C基神经探针精准植入大脑（图1a-c）。在此定位基础上，该探针实现了胶质瘤模型小鼠不同病程阶段的多巴胺动态监测。结果显示：随着肿瘤进展，小鼠纹状体多巴胺水平呈进行性下降，并在平衡木行走实验中运动功能损伤逐渐加重，验证了该探针在病理状态下追踪神经化学动态的能力（图1d-e）。进一步地，研究团队同步采集了正常与胶质瘤小鼠纹状体的EEG（图1f-h）。与对照组呈现的稳定节律相比，胶质瘤小鼠表现出不规则的异常信号振荡，这一发现在活体层面将神经化学信号与脑电异常直接关联，实现神经电-化学信号同步传感与解析。
图1. 胶质瘤浸润脑区内多巴胺动态的原位监测及神经电活动分析
本研究通过开发新的植入式神经探针，实现了脑肿瘤微环境中神经递质DA的高选择性、高稳定性监测。更重要的是，该工作将高性能植入式神经探针与磁共振成像及脑电信号采集技术相融合，建立了从分子层面（多巴胺动态）、组织层面（MRI导航的肿瘤浸润区域）到神经环路层面（EEG揭示的电活动异常）的多维度研究范式，为解析肿瘤-神经元互作机制、开发神经保护治疗策略提供了全新的技术平台。
研究成果详见《Journal of the American Chemical Society》期刊：https://doi.org/10.1021/jacs.5c14261
