脑肠轴（gut–brain axis）是连接大脑与之间肠道的通道，脑肠轴串连人体中多个重要系统，包含内分泌、免疫、与神经系统。脑肠轴中有相当多神经传递物质，使得大脑与肠道功能有许多密切关联，例如肠道微生物组成能调节血清素浓度，进而影响情绪反应。
过去监测体内的神经传递物质技术有限，比方难确保探针在体内正常运作，对于大脑与肠道两个不断运动的器官，更难以有效监测神经传递物。不过 Stanford University 团队最新发表于《Nature》研究提出新型传感器 NeuroString，不仅模拟生物体内组织可伸展，可以用于即时测量大脑、肠道的神经传递物质，未来应用于其他软器官也有极大潜力。
迷幻药将带起精神疾病药物新浪潮？（基因线上国际版）监测神经传递物质的现有传感器
神经传递物质是神经元沟通的媒介，在人体中枢神经系统（CNS）中相当重要，常见神经传递物质有多巴胺（dopamine）、血清素（serotonin），参与大脑的情绪、记忆、认知功能。神经传递物质浓度失调也被认为与成瘾、帕金森氏症（Parkinson’s disease） 疾病成因有关。除了中枢神经，肠胃道的神经元分布大量神经元，也含有高浓度的神经传导物质。
监测中枢神经和肠道系统中的神经传递物质对于了解神经功能、诊断疾病和制定治疗性神经调节策略至关重要。目前较常见的传感器是二氧化硅包覆的碳纤维电极，但这类装置材质坚硬、易碎、设备故障可能导致发炎反应，且大脑、肠道属于柔软、形状不断运动变化的器官构造，在应用上面临更多限制。
石墨烯 NeuroString 传感器在软组织的应用无穷！
为了克服现有传感器的不稳定性与安全风险，史丹佛大学研究团队设计的新型电化学传感器 NeuroString，是以石墨烯（graphene）为主要材质，不仅与生物体组织相容，检测高敏度可以即时监测大脑与肠道中的神经传递物质状态。在小鼠试验中，NeuroString 能长达 16 周置于小鼠体内，稳定监测神经物质（包含多巴胺与血清素）浓度。
未来团队将继续提升 NeuroString 的传感灵敏度，并提升其空间分辨率，监测神经元功能将更加准确。此外，团队也会持续验证石墨烯材质长期置于生物体内安全性，甚至可以更精准区辨不同的检测分子，用于大脑、肠胃道等相关软组织器官都有应用潜力。
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1. Nature, 2022; https://www.nature.com/articles/s41586-022-04615-2.
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