化学所在活体信号记录研究中取得进展

在活动物层次开展并建立与神经活动密切相关的化学或物理信号记录的新原理和新方法，由于能够更加真实定量地反映生命活动过程中的化学信息，因而在分析化学及其与生命科学（尤其是神经生理学）的交叉研究中具有极其重要的意义。

在国家自然科学基金委、科技部和中国科学院的支持下，中科院化学研究所活体分析化学重点实验室研究员毛兰群课题组研究人员针对活体分析化学研究中存在的关键科学问题，在原理发展、方法建立、方法的生理学应用方面展开了富有挑战性的探索和系统而深入的研究，提出了一系列原创性的研究思想和方法(Acc. Chem. Res. 2012, 45, 533-543; Chem. Soc. Rev. 2015, 44, 5959-5968; Anal. Chem. 2017, 89, 300-313; Chem. Soc. Rev. 2017, 46, 2692-2704; Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 11802-11806），并发展了具有自主知识产权的方法和技术 (zl200810111625.x, zl200910085234.x, zl201110038282.0)。部分方法已被国内多家单位使用，并取得了有意义的研究结果。

在以上研究的基础上，他们近来也关注生命体征的活体高效分析方法的研究。呼吸频率作为生命四大体征之一，与情绪、认知、行为、生理等密切相关。在前期的研究中，他们利用固体电化学方法，实现了呼吸频率的精准记录，并观察到了大鼠从深度麻醉到苏醒过程中呼吸频率变化的实时变化（Anal. Chem. 2017, 89, 996-1001）。

近期，他们与中科院有机固体重点实验室研究人员合作，利用他们成功合成的具有独特电子及化学结构的石墨炔，开展了呼吸频率监测方法的研究。他们发现，利用氧化石墨炔所制备的器件能够实现呼吸频率的快速监测，响应时间可快达7 ms。机理研究表明，氧化石墨炔中炔键的存在对其快速的响应发挥了关键的作用。基于此，他们发展了可对动物及人呼吸频率监测的新方法。该方法不仅能够记录人体在运动前后呼吸频率的变化，而且也能实时监测大鼠在缺氧前后呼吸频率的变化(如图所示)。相关成果发表于Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 3922-3926。

图：人体运动前后以及麻醉大鼠缺氧前后的呼吸频率变化的实时记录