探索脑神经生理和病理的物质基础是多学科交叉的前沿研究领域,建立脑神经化学物质活体、实时、动态分析方法,将为脑神经生理和病理过程的化学本质研究奠定基础,对于从分子层次上认识脑神经过程的物质基础本质,具有十分重要的生理和病理意义。活体电分析技术能实时监测脑神经化学物质实时变化信息,具有选择性好、时间分辨率高、可以连续检测脑内活性物质的动态变化等优点,是脑神经化学物质监测最有效的手段之一。而生命体系的复杂性和分子相互作用的多样性对活体电分析技术提出更高的要求。本论文主要针对活体在线检测和活体原位检测中存在的重现性和稳定性关键问题,基于电化学基本原理和生物电化学传感技术,在研究表面结构与电催化性能关系的基础上,合理设计并构建具有高选择性、灵敏性和稳定性的传感界面,并结合活体微透析技术以及微电极技术,建立和发展了重要脑神经化学物质包括葡萄糖、乳酸、抗坏血酸(AA)的活体在线和活体原位电化学分析新原理和新方法,并在生物模型中初步探索了葡萄糖在耳鸣过程中以及AA在电刺激过程中的活体连续变化规律,从而为脑神经生理和病理过程物质基础的研究奠定基础。具体工作可以概括如下：一、基于酶型生物传感器的活体在线电化学分析：通过合理设计和构筑生物多功能膜(BMF)将葡萄糖氧化酶、媒介体、石墨烯氧化物自组装进PMS/PS矩阵,从而简化生物传感器的制备过程,并可获得良好的重现性和稳定性,实现了对葡萄糖、乳酸的双组分测定。利用其一滴的特性,还实现了在阵列电极上多位点同时检测葡萄糖。并且与微透析活体采样技术连用,建立活体在线电化学检测系统(OECS),研究了葡萄糖在水杨酸钠诱导耳鸣过程中的连续变化规律。检测结果表明鼠脑中葡萄糖的基础含量为120±10μM(n=5).施加水杨酸钠诱导耳鸣后,听皮层中葡萄糖含量显著增加到433±190μM(n=5)。该工作为第二代酶传感器的在线电化学分析方法奠定了基础,对与葡萄糖相关的生理病理过程的分子机制的研究有重要意义。二、基于胺化电极的AA活体原位电化学分析：通过易操作、条件可控、步骤简单的电化学方法对碳纤维电极表面进行胺化,从而可以灵敏、选择性测定AA,并成功用于电刺激过程中鼠脑AA含量变化的实时原位监测。XPS表征结果表明,电化学胺化修饰将一级氨基团引入了电极表面结构,并且在较低电位下(-0.05 V vs.Ag/AgCl),鼠脑内共存的其他活性物质对检测结果没有明显影响。活体实验结果表明,该方法在鼠脑中具有良好的选择性以及对电刺激过程中AA变化有快速响应。由于该电化学电解胺化的方法具有操作简便、重现性好、灵敏度高,且易于被生理病理学家掌握等优势,因此,此研究为在各种生理和病理过程中检测AA的变化提供了一个有效的平台。本研究将为神经系统疾病的发病机制和病理过程的研究提供化学依据,对于从分子层次上了解和认识脑神经过程的物质基础以及相关疾病的诊断和治疗,具有极为重要的意义。