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  高香草酸（HVA）是重要中樞神經遞質多巴胺的一種主要代謝產物，與多巴胺不同，它能夠穿過血腦屏障進入血液循環系統。因此血液HVA的波動與中樞多巴胺活性密切相關。在臨床上，中樞多巴胺的檢測需要復雜的腦脊液分析或神經外科手術來植入裝置，容易造成感染和永久性中樞神經系統功能損傷。相比之下，血液樣本易于采集，植入帶來的侵入性較小，因此血液HVA的動力學研究將是對現有大腦多巴胺活性研究方法的有力補充。此外，血液HVA被用作評估精神分裂癥進展和相關治療藥物有效性的指標，其還與神經退行性疾病（如帕金森氏癥和阿爾茨海默氏病）的發病機制有關。因此，實時監測血液HVA對研究中樞多巴胺活性、疾病發病機制和藥物療效評估具有重要意義。

  實現體內HVA實時監測的主要挑戰在于血液中存在大量活性物質，尤其是HVA同類的兒茶酚胺及其代謝物，它們的分子結構與HVA非常相似，甚至只有一個官能團的差別。因此很難將它們與HVA區分開來，實現對血液HVA的準確監測。雖然目前臨床上可通過高效液相色譜法或酶聯免疫吸附法（ELISA）來檢測血液中的HVA，但受限于采血頻率和數量，以及需要在實驗室對采集的樣本進行長時間分析，實時監測HVA仍具有挑戰性。因此，目前還沒有方法可以實時監測血液HVA。

圖1：高選擇性纖維傳感器的示意圖和結構表征

圖3：高選擇性纖維傳感器的生物安全性

  將高選擇性纖維傳感器微創注射至大鼠尾靜脈，并與柔性芯片集成來評估傳感器的在體響應性能。實驗結果表明，傳感器在體連續采集的數據與通過商用ELISA試劑盒取樣測試結果十分匹配，準確率高達97.8%。傳感器植入大鼠體內四周，期間傳感器的靈敏度與界面阻抗均保持穩定，展示了傳感器在體長期連續監測的可行性。得益于傳感器優異性能，將其應用于中樞多巴胺活性的研究作為概念驗證。將藥物左旋多巴靶向注射至海馬體來誘導顱內多巴胺的產生。植入大鼠尾靜脈的纖維傳感器實時監測到血液中HVA濃度逐漸增加，其在104分鐘后達到峰值，與中樞多巴胺達到峰值相比延遲74分鐘。此外，隨著血液HVA濃度的增加，大鼠表現出興奮性行為。該結果驗證了通過傳感器實時監測血液HVA來評估中樞多巴胺變化趨勢和評價藥物行為反應的可行性（圖4）。

  綜上所述，該工作通過設計分子印跡聚合物，開發了一種植入式電化學HVA纖維傳感器，實現了體內HVA的高選擇性（>12.6倍）、高準確性（97.8%）和實時監測。這項工作不僅為實時監測血液中的HVA濃度提供了一種前景廣闊的工具，對研究中樞多巴胺活性、疾病診斷和藥物療效評估具有重要意義，而且為提高植入式電化學傳感器的選擇性提供了一種通用策略，從而拓寬了體內生化物質的監測范圍。

  論文鏈接 https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c11641