利用现有临床应用的深度电极加速可植入神经化学生物传感器的开发
在这项研究中，植入式立体脑电图 (sEEG) 深度电极被酶涂层功能化，用于基于酶的葡萄糖和 L-谷氨酸生物传感。这样做是因为个性化医疗可以受益于小空间和时间尺度上的主动实时神经化学监测，以进一步了解和治疗神经系统疾病。为实现这一目标，sEEG 深度电极使用循环伏安法 (CV)、差分脉冲伏安法 (DPV)、方波伏安法 (SWV) 和电化学阻抗谱 (EIS) 使用多种电化学氧化还原介质（铁钾/亚铁氰化物、钌氯化六胺和多巴胺）。
为了提高性能，sEEG 深度电极上的 Pt 传感器涂有铂黑和交联的明胶酶膜，以实现酶促生物传感。这项表征工作表明，生产具有良好电化学响应的可用电极是可能的，显示出铂电极的预期行为。用 Pt 黑涂层提高了对 H 的敏感性2 O 2在未修改的电极上接近明确定义的 Pt 宏圆盘电极。测得的电流显示出对浓度的良好依赖性，校准曲线报告葡萄糖的灵敏度为 29.65 nA/cm 2 /μM， L-谷氨酸的灵敏度为8.05 nA/cm 2 /μM，具有稳定、可重复的线性响应。
这些发现表明，现有的临床电极设备可以适用于患者的电化学和电生理学组合测量，并且在可以重复使用现有的临床批准设备和相关知识时，无需开发新电极。这加快了使用和应用体内和可穿戴生物传感进行诊断、治疗和个性化医疗的时间。
介绍
与理解和治疗神经系统疾病的电生理学测量相比，神经化学波动的研究很少。研究人员、临床医生和患者都可以从改进对这些信息的访问中受益。如果没有先进的成像系统或高度侵入性的采样方法，实时化学测量是具有挑战性的。将电生理学测量与不同神经递质水平的电化学测定相结合的一个领域是癫痫，可能需要识别需要手术切除的大脑区域。清晰地了解神经功能障碍的性质和清晰界定的癫痫发作区域，可以更好地识别需要切除的区域。
许多设计用于大脑的电极都是定制的，并且大多数是基于动物研究中使用的电极种类，例如碳纤维微电极和基于硅柄的装置。用于大脑电生理测量的植入式电极在设计上通常与电化学生物传感所需的电极相似。
特别是，在皮层电图 (ECoG) 和立体脑电图 (sEEG) 等程序中用于与脑组织接触的颅内测量的电极与用于颅骨表面颅外测量的电极不同，例如用于脑电图（EEG）。这些植入式电极广泛用于癫痫的手术（术中）和术前（术外）监测和评估，具有既定的程序和可靠性。用于 sEEG 的植入式深度电极通常具有长而灵活的硅胶柄，许多大的铂 (Pt)、铱 (Ir) 或金 (Au) 电极沿柄长度等距分布。将经临床批准的铂深度电极用于基于酶的生物传感器将简化测试途径，并消除开发和验证定制电极设备的需要。
基于酶的电化学生物传感器是最成熟的生物传感技术之一，数十年的工作支持它们在体外和最近以可穿戴葡萄糖生物传感器的形式在体内使用。这些可以使用易于制造的简单、强大的功能化协议来制作。使用适当的酶和电极功能化方案可以轻松测量 L-谷氨酸、GABA 和乙酰胆碱等神经递质。
这里证明了现有的临床认可的铂深度电极在电化学方面类似于通常用于电化学测量的标准铂宏圆盘电极。在电极表面沉积纳米结构的铂黑涂层可改善表面积并提高深度电极的性能，但不会超过原始抛光铂多晶圆盘电极的性能。然后对该装置进行修改和功能化，为体内生物传感提供合适的平台，体外测试显示对葡萄糖或 L-谷氨酸具有合理的敏感性。
材料和方法
铂 (Pt) sEEG 深度电极（Spencer 探针深度电极，RD10R-SP07X-00，长度：390 毫米，直径：0.86 毫米，电极长度：2.29 毫米，电极间距：7 毫米，10 个圆柱柄电极）由礼貌提供格拉斯哥大学和伊丽莎白女王大学医院，格拉斯哥（英国），由 Ad-Tech Medical, WI（美国）制造。直径 1.6 mm 的 Pt 宏圆盘电极购自 ALS Co., Ltd.（日本）。
Pt 箔对电极和填充有 3 M KCl 的水性 Ag/AgCl 参比电极购自 Metrohm, Herisau（瑞士）。来自 Elga LabWater PURELAB Chorus 2 实验室水系统的去离子 (DI) 水用于制备所有溶液。H 2 SO 4和H 2 O 2购自 Fisher Scientific (UK)。PBS片、氯化六氨合钌(III)、铁氰化钾、亚铁氰化钾、明胶粉、戊二醛溶液、盐酸多巴胺、D-(+)-葡萄糖、L-谷氨酸钠、黑曲霉葡萄糖氧化酶、链霉菌L-谷氨酸氧化酶sp。购自 Merck Sigma-Aldrich (UK)。六水氯铂酸和三水乙酸铅由斯特拉斯克莱德大学（英国）光子学研究所提供。
