《Current Opinion in Electrochemistry》：Innovating carbon-based electrodes for direct neurochemical detection along the brain-immune axis
編輯推薦：
這篇綜述聚焦于腦 - 免疫軸神經化學檢測的碳基電極研究。闡述傳統碳纖維電極的局限，介紹碳沉積、3D 打印電極及定制碳纖維等創新成果。強調開發針對特定分析物的新材料，對推進神經免疫監測意義重大。
引言
研究腦 - 免疫軸的信息轉導任務艱巨，神經化學信號傳導在神經免疫功能和疾病中至關重要，但監測面臨挑戰，比如神經遞質釋放濃度低、速度快且種類多樣。電化學檢測技術備受青睞，碳基電極憑借諸多優勢，成為神經免疫研究的有力工具，開發針對特定靶點的碳材料十分必要。關鍵的神經化學物質包括去甲腎上腺素、ATP 等嘌呤類、神經肽、血清素和組胺等。
傳統神經化學物質檢測方法
聚丙烯腈（PAN）基非晶碳纖維微電極（CFMEs）常被用于快速檢測神經化學物質，其直徑小、穩定性好、電位窗口寬，對多巴胺等檢測有一定優勢，但對其他一些重要分子檢測存在局限。
為提升檢測效果，對碳纖維進行表面修飾很關鍵。表面修飾可分為電化學、物理和聚合物及表面活性劑修飾三類。電化學修飾能增加電極對多巴胺的靈敏度，但會影響選擇性，且在傳統碳纖維上不穩定；物理修飾對某些神經免疫信號分子靈敏度有提升，但多聚焦傳統神經遞質；聚合物修飾能提高選擇性和特異性，但存在材料沉積不均勻和表面降解問題�？傮w而言，碳纖維的固有異質性限制了檢測性能的進一步提升。
碳沉積和打印電極
精確控制碳材料的合成，可掌控其化學結構、表面幾何形狀和電化學性能。碳納米結構電極在腦 - 免疫軸神經化學檢測中表現出色。對現有碳纖維微電極進行表面納米結構化修飾，能增強神經化學物質的檢測效果。同時，3D 打印技術為電極設計帶來新突破，其能提高檢測效率和穩定性，但也面臨一些技術和材料方面的限制。
定制碳纖維用于神經化學檢測
鑒于當前碳纖維檢測方法的不足，新型電極研發迫在眉睫。碳納米管（CNTs）雖檢測性能良好，但造價高昂。石墨烯及氧化石墨烯（GO）微纖維因結構特性和可調控性，在多巴胺檢測中表現優異，有望成為定制電極的新選擇。此外，聚（3,4 - 乙撐二氧噻吩）：聚（苯乙烯磺酸鹽）（PEDOT:PSS）復合纖維等也展現出獨特優勢。這些新材料目前多針對多巴胺檢測，未來有望拓展到更多神經免疫相關分子的檢測。
結論
碳纖維雖對多巴胺等神經化學物質檢測有優勢，但表面異質性阻礙了其進一步發展。推進神經免疫監測需要開發針對特定分析物的新型材料。3D 打印碳納米電極和定制碳纖維提供了解決思路，氧化石墨烯前景廣闊。未來應聚焦于針對非傳統分析物的新材料開發，推動神經免疫傳感技術邁向新高度。
