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摘要癫痫是一种严重的中枢神经系统疾病，由于现有技术和设备精准度的限制，目前的癫痫疗法不能精准地作用到癫痫病灶区，而且具有很大的副作用。为了实现癫痫的精确而长久的治疗，研究人员需要深入地了解癫痫相关的神经活动机制，探究癫痫在细胞水平上的病灶区，并以此为基础建立有效的靶向调控方法。由此，本研究围绕着如何进行癫痫病灶靶向调控下神经信息同步检测的科学目标，以颞叶癫痫大鼠模型为研究对象，开展了新型植入式微纳电极阵列的研制，并完成了颞叶癫痫潜伏期阶段的神经细胞活动机制的检测。同时本研究开展了基于纳米脂质体技术的纳米靶向光敏复合物的研制，构建了针对癫痫病灶的靶向调控的系统与方法，开展了靶向调控下神经电生理信号同步检测。本论文的主要研究内容和创新成果包括以下几个方面:<br>　　首先，围绕着如何利用微纳电极阵列多层次地探究癫痫病灶区的神经信息机制这一关键科学问题，本研究研制了能够对海马区神经信息进行多位点检测的微纳电极阵列。本研究提出了电极检测位点与海马区细胞层解剖结构相互匹配的方案，而且将电极位点尺寸限制在单个神经细胞胞体大小范围内，从而能够更精确地检测细胞水平的神经信号。在此基础上，本研究基于微机电系统工艺(Micro-Electro-MechanicalSystem，MEMS)，成功摸索出了用于海马区检测的硅基微纳电极和parylene柔性微纳电极的制备方法。制备的硅基微纳电极单针宽度120μm，检测位点直径15μm;parylene柔性电极长度可达到60min，宽度为550μm，电极检测位点直径为10μm。本研究制备的电极可应用于啮齿类动物和灵长类动物的深部脑区神经信号检测。此外，针对谷氨酸神经递质电化学检测的问题，本研究提出了应用碳纳米材料和导电聚合物对位点进行表面修饰的方法，实现了谷氨酸氧化酶定向修饰，并降低了谷氨酸电化学氧化电位(0.22V)。这有助于谷氨酸神经递质和神经细胞电生理信号的同步检测，为将来癫痫病灶区精准定位和癫痫靶向调控进一步奠定基础。<br>　　其次，围绕着如何发现癫痫早期神经细胞活动规律及病灶靶点这一关键科学问题，本研究提出了应用微纳电极阵列检测癫痫潜伏期阶段神经细胞活动机制的方法，开展了癫痫大鼠在体多脑区神经电生理活动检测研究。本研究发现了在癫痫形成阶段，海马区门区(hilus)和CA3亚区是早期损伤最先出现的部位。而且发现此区域神经细胞对致癫药物十分敏感，更易过度兴奋。本研究利用药物诱发癫痫，发现了痫样活动从门区和CA3依次传向齿状回和CA1亚区。为了深入研究癫痫的细胞机制，本研究提出了对神经细胞信号进行分类的策略，以此来判断哪种神经细胞引发了癫痫的发生和传播。结果显示门区中间神经元放电活动出现异常，表现为在潜伏期阶段，中间神经元始终保持较高的兴奋状态，表明神经抑制性功能出现紊乱。更为重要的是，中间神经元会发放出α频段(9-15Hz)节律振荡，这加剧了癫痫活动的传播和群体神经细胞的同步高频放电。本研究结果为癫痫细胞机制和功能定位研究提供了技术支持和实践依据。<br>　　最后，围绕着开展癫痫靶向调控并探究神经电生理调控机制这一关键科学问题，本研究提出了基于微纳电极阵列、纳米靶向光敏复合物技术的癫痫病灶靶向调控和神经信息同步监测的方法。第一，本研究开展了基于纳米脂质体技术的纳米靶向光敏复合物的研制。为了实现对颞叶癫痫病灶区的靶向调控，本研究以海马区的内源性大麻素Ⅰ型受体(CBI)作为靶标，将其对应的抗体(CBl抗体)修饰到纳米脂质体表面。而且本研究将CB1抗体酶解成片段，以减少靶向分子的体积和重量，从而提高了修饰后的纳米复合物表面的稳定性，这有助于降低其在脑内的免疫反应。本研究制备的纳米靶向复合物平均粒径为182.7±1.22nm，在溶液体系中的分散系数低于0.25，表明制备的复合物符合纳米级尺度，且具有很好的分散稳定性。第二，本研究应用光解笼锁化合物RuBi.GABA，将其包裹在脂质体内部，成功构建了光敏可控的纳米靶向复合物。本研究制备的纳米光敏复合物能够与海马区神经细胞紧密地、长时间地结合。验证结果显示将复合物注射至海马区1小时后，仍然能够保持较高的富集密度，表明复合物具有很强的靶向结合能力，这奠定了药物递送的基础。第三，基于微纳电极阵列和纳米靶向光敏复合物技术，本研究创建了靶向调控下神经信息的同步检测的调控方法。该方法可以使纳米复合物靶向结合到海马区神经细胞，并且释放出光解笼锁化合物;同时可以通过微纳电极阵列监测神经细胞活动，判断癫痫发作时刻;再通过施加光刺激(465nm，5mW，30s)来激活RuBi-GABA，从而迅速抑制痫样活动。<br>　　结果显示神经元放电频率减小了61.1％，局部场电位总功率降低了31％。本研究进一步发现了中间神经元和锥体神经元活动被同步抑制，而且中间神经元活动下降幅度更大这一重要现象。本研究结果为微纳电极阵列的应用研究和癫痫闭环调控提供了新的科学依据。<br>　　综上所述，本研究基于MEMS和纳米靶向递送技术，研制了用于癫痫病灶检测的多位点微纳电极阵列和纳米靶向光敏复合物，探究了癫痫早期阶段的细胞机制与癫痫病灶的特性，完成了癫痫病灶的靶向调控及神经信息动态监测。此研究结合了多学科交叉的优势，深入探究了癫痫的神经细胞机制，探索了癫痫靶向调控的新方法，为癫痫疾病的精确诊断和病因机制研究提供新的技术支持和理论依据，并且对于闭环治疗方法的实现具有重要的意义。