化學是生命活動的物質基礎。在活體層次上精準獲取生理活性分子的分布和含量的變化規(guī)律對于了解和研究生理和病理過程具有重要的意義。電化學方法，特別是基于核酸適體的電化學生物傳感器，由于兼具高特異性識別、檢測對象廣以及易于微型化等優(yōu)良特性，已成為復雜生理環(huán)境中實現(xiàn)快速、靈敏和高選擇性檢測的有效工具。北京師范大學江迎課題組綜述了核酸適體電化學生物傳感器的設計以及在活體分析中的應用，并對其未來發(fā)展趨勢進行了展望。

化學是有機體開展一切生命活動的物質基礎。在活體層次實現(xiàn)對生理與疾病過程相關的化學物質的檢測對了解生命體運行的分子機制、探索疾病發(fā)病機理、發(fā)展醫(yī)學診斷、檢測與治療方法具有重要意義。近年來，國內(nèi)外已開發(fā)了包括微透析技術、熒光成像技術以及電化學方法等在內(nèi)的一系列檢測手段用于活體層次的分析。其中，微透析技術由于可在不干擾體內(nèi)正常生命過程的情況下進行實時、在體或在線取樣，特別適用于研究生命過程的動態(tài)變化。與此同時，高速發(fā)展的成像技術使得利用小分子熒光探針或可編碼的熒光蛋白實現(xiàn)實時監(jiān)測生物分子事件成為可能。與這些技術相比，電化學方法因具有識別靈敏、響應速度快、樣本量要求小、易于小型化、與多重分析技術兼容等優(yōu)點，目前已成為活體分析研究的重要手段之一。

近年來，電化學方法中伏安法和電位法在腦神經(jīng)化學過程的研究中備受關注。其中，脈沖伏安法可有效抑制背景充電電流，降低擴散層變化的影響，具有靈敏度高、選擇性高、可同時區(qū)分多種電化學活性物質等優(yōu)勢?？焖賿呙柩h(huán)伏安法（Fast-scan cyclic voltammetry,FSCV）因具有高時間分辨率，被廣泛應用于生理活性分子的活體原位分析。通過對電極施加高掃速的三角波，可實現(xiàn)對具有較快電子轉移速率的電化學活性物質，如兒茶酚胺類神經(jīng)遞質的選擇性檢測。然而，在復雜的生物環(huán)境中，因蛋白質等生物大分子易于在電極表面非特異性吸附，上述基于電流為輸出信號的傳感器在活體分析應用中常出現(xiàn)靈敏度降低、重現(xiàn)性差等問題。

近期提出的原電池型氧化還原電位法（Galvanic redox potentiometry,GRP）由于其檢測靈敏度不依賴于電極的有效面積，為神經(jīng)化學物質活體原位電化學分析提供了新思路。此外，GRP電化學傳感器檢測過程中，回路處于開路狀態(tài)，近乎零電流通過，能夠降低同步記錄時產(chǎn)生噪音干擾，特別適用于檢測神經(jīng)化學物質的動力學。例如，Mao等人利用該方法在大鼠大腦皮層，實現(xiàn)了全腦缺血/再灌注過程中腦內(nèi)抗壞血酸（AA）的活體原位測定。此外，基于GRP原理的電化學傳感器可與電生理記錄高度兼容，從而實現(xiàn)化學信號和電信號的同步記錄。

通過合理設計和調(diào)節(jié)碳纖維兩端的電化學反應，該類傳感可用于未來多種神經(jīng)化學物質的活體在線監(jiān)測。近期，得益于生物識別元件的不斷發(fā)展，尤其是核酸適體親和配體研究的迅速發(fā)展，面向活體層次的高選擇性電化學生物傳感研究迎來了新的機遇。北京師范大學江迎課題組綜述核酸適體電化學生物傳感器（Electrochemical aptamer-based sensor,E-AB）的設計原理，以及其活體分析化學應用進展，并對其未來發(fā)展趨勢進行展望。