电化学分析方法因其具有高时空分辨率、易微型化、实时在体等优点,在脑活体分析中具有优势。然而,脑中环境复杂,包含许多电化学活性物种和结构相似的化学物质,测定干扰大。此外,脑中化学物质浓度分布广泛,部分含量极低,且浓度随时间动态变化。因此,发展高选择性、高灵敏度的实时活体电化学分析方法仍具有巨大的挑战!针对这些关键科学问题,本论文从探针分子设计出发,通过合理调控功能化微电极界面,建立了鼠脑中多硫化物（H2Sn,n＞1）及多巴胺（DA）的在体分析方法。主要研究内容如下:（1）H2Sn是许多生理过程的内源调节因子,参与信号转导、细胞保护和抗氧化应激,其浓度的变化和脑疾病的发生具有密切联系,如阿尔茨海默病（AD）、脑缺血等。然而,H2Sn无电化学活性,难以依靠其本征的氧化还原信号进行检测,并且其活性和硫化氢（H2S）活性相似,测定干扰大。另一方面,脑中生物硫醇种类多,含量较高,易取代自组装在电极表面的单巯基探针分子,导致界面性能不稳定,进而导致检测信号失真。针对这些关键科学问题,我们设计并合成了基于双齿硫醇锚定基团的有机探针分子4-（5-（1,2-二硫杂环-3-基）五酰胺）-1,2-苯撑双（2-氟-5-硝基苯甲酸）（FP2）用于特异性识别H2Sn。其中,FP2的识别端带有两个亲电基团,可以与H2Sn发生特异性化学反应,生成具有电化学活性的邻苯二酚基团,继而产生法拉第电流响应作为检测信号;另一端通过双齿硫醇基团自组装在金界面上,提高了探针组装的稳定性。与此同时,合成了带有双齿硫醇基团的内参比分子α-硫辛酸二茂铁酰胺（Fc BT）,和FP2共组装在金纳米叶功能化的碳纤维电极上,构建了比率型的电化学传感模式,提高了检测的准确性。结果表明该传感对H2Sn具有高选择性、高稳定性和高准确度,在0.25-20μM的H2Sn浓度范围内具有较好的线性关系,检测限为50 n M,并成功用于缺血模型鼠脑中海马、皮质和纹状体内H2Sn的在体分析。研究发现随着脑缺血时间的延长,三个脑区内H2Sn的浓度逐渐升高,其中纹状体内H2Sn的浓度变化最显著,升高了394.6%。（2）作为最重要的神经递质,DA参与调控中枢神经系统的多种生理功能,如行为、情绪、动机和认知等,DA的实时在体分析对深入理解DA在脑神经生理病理过程中的作用机制至关重要。然而,脑中DA含量低至纳摩级,且本征电化学信号和肾上腺素（EP）、去甲肾上腺素（NE）、抗坏血酸（AA）等交叉干扰,难以区分。针对上述挑战,我们通过合理裁剪金属有机骨架（MOFs）材料修饰的电极界面,实现了脑中痕量DA的高选择性分析。首先,我们合成了Ni3（2,3,6,7,10,11-六羟基苯并菲）2（Ni3HHTP2）和共轭分子线4-（噻吩-3-亚乙基炔基）苯甲醛（RP1）,并将其自上而下修饰在原位电沉积金纳米叶的碳纤维电极微表面。Ni3HHTP2的多孔结构及多催化活性位点可以有效提升DA在电极表面的扩散过程,从而提高检测的灵敏度;另一方面,RP1作为共轭分子层修饰在金纳米基底和Ni3HHTP2层间,进一步裁剪电极微界面,呈现出对DA电化学过程的选择性加速。该电化学传感对DA在0.004至0.4μM的浓度范围内具有良好的线性关系,检测限低至1 n M。最终,该传感被成功应用于正常鼠脑和帕金森病（PD）鼠脑中纹状体、皮质和海马区内DA的在体实时分析,并进一步探究了不同浓度的尿酸（UA）对PD鼠脑中多巴胺能神经元的作用,发现UA作为一种天然的抗氧化剂,可以在一定程度上保护多巴胺能神经元免受氧化应激的损伤,但是保护作用和UA浓度不成正相关。