神奇纳米探针成功监测神经元电信号变化

图说：电压纳米探针的设计及其感应机理来源/中科院脑科学与智能技术卓越创新中心采访对象供图

新民晚报讯（记者郜阳）日前，《美国化学会志》期刊在线发表了中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）杜久林研究组与中科院上海硅酸盐研究所施剑林、步文博研究组的合作研究成果。该研究开发了一种可用近红外光激发的电压荧光纳米探针，成功监测了斑马鱼和小鼠脑中神经元膜电位的动态变化。

群体神经元活动的在体检测是揭示神经系统功能机制的关键。目前，神经元钙离子荧光成像是主要的手段之一。然而，相比于神经脉冲信号，钙离子荧光信号的动力学相对较慢，且很难推断出与之对应的神经脉冲的频率和数量。因此，神经科学界迫切期望能开发出对细胞膜电位变化敏感、有高信噪比的纳米粒子或荧光分子探针，从而实现高时空分辨率、大范围神经元集群电活动的活体检测。

现有的荧光电压探针只能用紫外或可见光激发，因其在活组织中易于吸收和散射而只能应用于大脑浅层。相比于可见光或紫外光，红外光在生物组织中穿透能力更强，穿透深度可达厘米量级，被称为“生物组织的光学窗口”。因此，如何研发高灵敏的、并可用近红外光激发的电压敏感探针已成为目前国际神经科学领域重点攻克的技术难关之一。

稀土元素掺杂的上转换纳米颗粒（UCNPs）是一类近红外光激发，紫外、可见光多重发射的反斯托克斯发光纳米材料。由于其深组织穿透度、低背景荧光、多重发射的特性，已在生物成像与活体诊疗的应用中获得广泛

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