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脑和脊髓微透析采样技术的理论、方法和应用1王云综述 1 岳云2史琳审校1首都医科大学附属北京朝阳医院麻醉科（100020）2比利时布鲁塞尔自由大学医学中心麻醉科1、概述全麻下中枢神经系统功能变化的研究是麻醉学领域内重要的课题之一，全麻下中枢神经系统的功能诸如学习和记忆、感觉和运动、觉醒与无意识等的变化与神经元之间的信息传递有着极大的关系。
而神经元之间的信息的传递是以递质分子的释放、识别和灭活为基础的。
神经细胞间隙是神经元之间传递信息的主要场所，因此了解全麻下中枢神经系统活动机理，必须对神经细胞间隙中的化学物质进行动态监测。
传统的神经化学的研究大多是对离体脑组织的分析，这些离体分析方法所提供的通常是一种静态的、混杂的结果，包括了细胞器、细胞浆及细胞外液中成分的总和。
随着认识的深入和材料科学的进步，人们在推挽灌流基础上发展了的微透析技术，再加上微量递质检测技术的飞速发展，使得活体动物神经递质的在线测量成为可能，从而使行为学的研究与中枢神经系统相应区域的神经递质的释放相联系起来，有利于更深层次地揭示整体动物神经活动过程中的化学调控规律。
目前，此技术已成为研究全麻下神经化学特别是神经递质和神经肽的重要手段，并开始应用于疼痛的脑和脊髓机理的研究，临床上亦有使用该技术监测脑代谢的报道。
2、脑和脊髓微透析的原理2．1原理微透析是监测活体组织细胞外化学物质变化的一种技术，它以小分子物质和水能通过半透膜顺浓度梯度扩散的原理为基础。
将透析膜植入特定区域，用组分和理化性质类似于相应组织细胞外液的溶液进行持续灌流，当待测物质的浓度在透析膜一侧较高时，这些物质就会顺浓度梯度进行扩散。
由于灌流的持续进行，透析管内的液体不断的流动更新，因此跨膜浓度梯度始终存在。
通过不断收集一定量的灌流液测定其中的待测物质的含量，从而达到对该物质的动态监测。
2．2回收率（recovery）微透析探头的透析效能可以它对待测物质的回收率来表示，通过比较透析液和探头外介质中待测物质的浓度可以确定该物质的回收率。
微透析技术在脑组织研究中的应用微透析技术是将推挽灌流和透析技术结合起来并逐渐完善的一种新型生物采样技术，可在麻醉或清醒的生物体上使用，特别适合于深部组织和重要器官的活体生化研究。
微透析技术最早应用于脑内是在1972年美国耶鲁大学报道的猴脑的微透析研究，之后微透析即开始应用于对脑内神经递质的改变，药物动力学监测以及一些疾病脑内神经生理改变的研究，至今已有30多年的历史。
本文就微透析技术在脑组织研究中的应用作一综述。
1 微透析技术的原理及探针回收率的测定微透析技术是以透析原理作为基础的在体取样技术，是在非平衡条件下即流出的透析液中待测化合物的浓度低于它在探针膜周围样品基质中的浓度，灌注埋在组织中的微透析探针，组织中的待测化合物沿浓度梯度扩散进入透析液，被连续不断地带出，从而达到从活体组织中取样的目的，通过测定流出液即透析液中待测物的浓度来研究组织中待测物的水平。
这是一种动态连续的取样方法。
简单地说，微透析技术的原理就相当于在组织中创造了一个“毛细血管”，使化合物在浓度差的作用下扩散而进入此“毛细血管”，然后随液体流动带出体外进行检测。
微透析技术最大的优点是可在基本上不干扰体内正常生理过程的情况下进行在体、实时和在线取样，透析过程探针周围的组织液成分不会发生改变，所以可以持续收集样品，而且被透析动物可以小到老鼠一般大小。
通过微透析技术可以单独取得细胞外液，因此可对大脑神经递质进行活体监测［1］，由于透析液中不含蛋白质和酶等生物大分子，能直接进样进行高效液相和毛细管电泳等生化分析，免除了复杂的进样前样品处理及由此而产生的样品损失和误差，也不会因在室温取样而酶解，提高了样品的稳定性，而且随着现代技术的进步可以对微透析试验进行全程的自动化控制。
微透析试验中一个重要的步骤是要测定微透析探针的回收率(透析液中待测化合物的浓度与其在样品基质中浓度之比)，由于微透析是在非平衡条件下取样，所以所测得的透析液中化合物的浓度只是探针周围样品基质中该化合物浓度的一部分。
微透析-液相色谱-电化学检测联用及其应用的开题报告一、研究背景液相色谱（LC）和电化学检测（EC）分别具有高分离能力和高灵敏度的特点，在分析化学、环境监测、食品安全等领域广泛应用。
微透析（MD）技术则是一种样品前处理方法，可有效减少样品中的复杂干扰物质。
联用这三种技术可以在细胞内、生物体系和环境样品等复杂矩阵中快速选择性地检测目标物质，具有广泛的应用前景。
二、研究目的与意义本研究旨在建立微透析-液相色谱-电化学检测联用的方法，并应用于环境水样中的有机污染物检测。
通过这种联用方法可以有效提高样品前处理、分离和检测的效率和准确度，为环境污染监测提供技术支持。
三、研究内容1.建立微透析-液相色谱-电化学检测联用的分析方法：优化微透析和液相色谱的条件，建立可靠的液相色谱-电化学检测联用方法；2.选择有机污染物作为模型物，并对其进行分离检测；3.对样品预处理过程进行优化，提高检测的准确性和灵敏度；4.应用该方法检测环境水样中的有机污染物，比较其结果与传统单一方法的结果。
四、研究步骤1.建立微透析-液相色谱-电化学检测联用的分析方法：分别优化微透析和液相色谱-电化学检测方法，比较不同条件下的分析结果，确定最佳条件。
2.选择适当的有机污染物作为模型物，并进行分离、检测，确定其检测灵敏度、线性范围等性能指标。
3.进行样品预处理及提取，优化条件，提高检测的准确性和灵敏度。
4.应用该方法检测环境水样中的有机污染物，比较其结果与传统单一方法的结果。
五、预期结果1.成功建立微透析-液相色谱-电化学检测联用的分析方法，优化分析条件，并比较不同条件下的结果。
2.成功选择适当的有机污染物作为模型物，确定其性能指标，并对样品预处理进行优化，提高检测的准确性和灵敏度。
3.成功应用该方法检测环境水样中的有机污染物，并与传统单一方法的结果进行比较，证明该方法的优越性。
六、研究难点1.微透析技术的建立：微透析技术是样品前处理中的关键步骤，需要在保证减少干扰物的前提下，尽量不损失目标物。
微透析技术在药物动力学和药物代谢研究中的应用微透析技术是近年来应用于药物动力学和药物代谢研究中的一项新兴技术，该项技术在药物代谢和药代动力学研究领域中已取得重大的进展并有广阔得应用前景，本文概述了微透析技术的基本原理及特点，并重点介绍了其在药物代谢和药动学研究中的应用。
标签：微透析；药动学；药物代谢微透析(Microdialysis，MD)技术是近些年来临床上发展起来的一种新型取样技术，其原理与透析相同，可通过器官与组织中的体液进行连续、动态取样，取得的透析液较为纯净，且均为小分子物质，能与HPLC/MS或HPLC联用,组成HPLC/MS或HPLC联用新技术进行原位在线分析，具有“微创、高效、实时、活体”等特点。
在麻醉或清醒的生物体上进行深部组织的操作以及重要器官的生化研究具有重要的意义。
随着近年来微透析技术的不断发展，该项技术在临床上的推行也越来越广泛。
目前微透析技术在药物代谢和中药药动学研究领域同样发挥着重要的作用[1]。
1基本原理微透析技术是以透析原理作为基础的在体取样技术，是在非平衡条件下即流出的透析液中待测化合物的浓度低于它在探针膜周围样品基质中的浓度，灌注埋在组织中的微透析探针，组织中的待测化合物沿浓度梯度扩散进入透析液，被连续不断地带出，从而达到从活体组织中取样的目的[2]，通过测定流出液即透析液中待测物的浓度来研究组织中待测物的水平。
这是一种动态连续的取样方法。
简单地说，微透析技术的原理就相当于在组织中创造了一个“毛细血管”[3]，使化合物在浓度差的作用下扩散而进入此毛细血管,然后随液体流动带出体外进行检测原理及其系统组成微透析技术不同于以往传统的研究手段,它是一种动态连续取样方法。
简单地说,微透析技术的原理就是创造一个“人造血管”[1],使待测化合物在浓度差的作用下扩散而出入此“人造血管”。
在体微透析技术首先在组织中植入具有半透膜的探头(probe)装置，透析膜能允许小分子物质及水分通过，体外微流泵能允许一定的灌流也通过探头，由于透析膜两侧存在浓度差，物质会从高浓度方向向低浓度方向扩散。
武汉微透析系统原理武汉微透析系统原理一、微透析系统简介1、什么是微透析？微透析（Microdialysis）是一种液体分离技术，由朗文公司（ROWAN）开发，是一种较为精密和特殊的分离技术。
它利用一种精细复合膜，可以从一种溶液中分离出微小分子，实现液体分离。
简单地说，它可以将微小的分子从一种溶液中“筛选出来”，而这些分子只是因为它们的化学和物理性质的不同而被“筛选”出来。
2、微透析的用途应用微透析技术可以获取肿瘤细胞中的多种化学物质，从而研究肿瘤细胞周围环境中重要物质的形成和动态变化，了解肿瘤病理生理机制。
此外，微透析技术在医学诊断领域也得到了广泛的应用，可以迅速诊断出疾病的病因，从而为临床提供准确的治疗方案。
二、微透析技术的特点1、快速微透析技术可以在短时间内实现准确的分离，大大缩短了化学及生物分析的时间，同时可以准确地测量出病人体内微小分子的浓度，为临床提供准确可信的信息，以利于疾病的诊断和治疗。
2、重现性微透析技术具有准确性和重复性，可以对同一病人进行多次检测，使实验结果更加准确可靠，并且可以重复验证从而提高准确度。
3、安全微透析技术把分离出来的分子以纳米级别的活性微粒的形式取出，不会损伤病人的细胞组织，不会对病人的身体造成伤害，所以它是一种安全、可靠的分析技术。
三、武汉微透析系统1、系统特点武汉微透析系统采用双化驱动的设计思想，集成了石墨烯型微透析管和多功能支持体系，消除了大型微透析设备负担，可以为病人提供高效更新准确的测量检测，实现快速、准确、安全的病理诊断。
2、系统优势武汉微透析系统具有准确性高，检测范围宽，可长时间连续运行的优势，它的独特的双化驱动设计使其在高灵敏度和准确度方面表现出色。
此外，它还具有精密微控制系统，允许操作者自动检测细胞状态、血管情况，以更及时准确地诊断出疾病病理。
3、系统功能武汉微透析系统可以从多个方面监测并诊断肿瘤病理，可以准确地测量多种血液指标，如尿酸、血清肌酸激酶、血清谷丙转氨酶、淀粉酶、磷酸酶和脑钠离子、血尿比重、肝素的水平。
微透析技术一、微透析技术微透析(Microdialysis)技术是一种将灌流取样和透析技术结合起来并逐渐完善的一种从生物活体内进行动态微量生化取样的新技术。
具有活体连续取样、动态观察、定量分析、采样量小、组织损伤轻等特点。
可在麻醉或清醒的生物体上使用，特别适合于深部组织和重要器官的活体生化研究。
目前已成为实验神经生理学和神经化学的重要研究工具之一, 它可提供递质释放、摄取和代谢的必要信息。
1、主要原理以透析原理作为基础，通过对插入生物体内中的微透析探头在非平衡条件下进行灌流，物质沿浓度梯度逆向扩散，使被分析物质穿过膜扩散进入透析管内,并被透析管内连续流动的灌流液不断带出，从而达到活体组织取样的目的。
2、微透析系统及其特点2.1、微透析系统装置主要由微量泵、微透析探头、收集器、连接管及配套设备组成。
2.1.1、微量泵以注射泵为佳,有利于减少恒流泵和蠕动泵的波动, 流速一般为1~5μl/min。
2.1.2、微透析探头有直线性探头、环形探头、同心型探头等不同的类型(微透析管因实验对象不同而形状大小各异)；按照探头的形状分为穿颅探头、U型探头、I型探头、环形探头等。
目前普遍应用的是同心型探头，微透析探头通常是由一管式半透膜与不锈钢、石英或塑料毛细管构成双层管道；长度一般为1～10 cm。
半透膜由再生纤维素、聚碳酸酯或聚丙烯腈制成, 载留分子量5～10 KD不等。
实际应用需根据具体组织和待测物选择不同的微透析探头。
微透析技术最大的优点是可在基本上不干扰体内正常生命过程的情况下进行在体( in vivo)、实时( real time) 和在线(on line) 取样, 特别适用于研究生命过程的动态变化。
微透析技术的优点是活体取样、动态观察、定量分析、采样量小、组织损伤轻等。
该技术的另一大优点是样品的采集与分析过程既可在位又可离位进行。
此外微透析技术的独到之处是可以单独取得细胞外液, 因此可对体内神经递质的释放量进行动态监测, 具有重要的生物学意义。
微透析技术的缺点就是对取出的样品进行准确可靠的校正，主要涉及到对探针的回收率的测定。
探针回收率是指从灌流液中流出的待测组分与标准浓度之比的百分数。
探针回收率是影响微透析结果的重要因素, 取决于取样部位的生物学性质、透析膜的物理性质(材料、孔径、长度及几何形状等)、待测物质的分子量、灌流速度、压力、生物体本身的健康条件和生物节律等。
目前测定回收率的方法主要有以下几种：(1)、外标法计算被测物质相对浓度的变化时, 可简单地采用体外回收率法。
测定宜在取样后立即进行, 将探针放入已知浓度的标准溶液中, 用与体内实验相同的流速灌流探针。
达到稳定状态后收集灌流液并进行检测。
测定浓度与标准溶液浓度之比就是体外回收率。
此法虽简单易行, 但由于被测物质在体外时与体内的环境状况不同, 检测结果不能严格地等同于实际的回收率。
(2)、内标法往灌流液中加入已知浓度且性质与被分析物质相似的另一种物质做内标,内标物不仅在扩散性质上与被分析物一致,而且还要在体内的代谢过程中也尽可能一致,测出透析率即作为被分析物的回收率。
由于选择内标的局限性很大, 限制了此法的应用。
(3)、反透析法假设被测物从两个方向通过半透膜是同等的。
在灌流液中加入一定浓度的内标物(Cic) ,在与体内透析相同的条件下操作, 测定透析液中内标物的浓度(Cec) ,体内回收率(Rin ,vivo ) 可用下式计算：Rin vivo = (1 Cec/ Cic) ×100 %本法要求内标物具有生物惰性, 尽可能与被测物相似。
(4)、低流速法低流速法是将灌流速度尽量降低, 一般控制在50 nl/min 以下, 使回收率尽量达到100% , 此时便无需进行回收率校正了。
此法取样体积很少(一般在5 μl以下) , 不但对仪器的检测灵敏度要求极高, 而且取样时间长易造成样品的挥发或氧化。
此外还有外推至零流速法(extrapolation to zero flow)和零净通量法(zero - net flux)。
微透析只是一项取样技术，要进行体内物质测定必须要与分析仪器联用，以便于有利于对微量样品进行实时和在线分析测定，减少操作误差。
微透析时选取适当微透析膜的截留分子量, 免除了复杂的样品前处理及由此而产生的样品损失和误差, 也不会因在室温取样而酶解, 提高了样品的稳定性,使微透析液中可不含蛋白质和酶等生物大分子, 同时由于微透析取出的样品体积小，约为μl级，易于挥发，因此取出后不易久放，能直接进入分析仪器进行测定。
常用的有高效液相色谱(HPLC) 、毛细管电泳(CE) 、质谱（MS）及激光诱导的荧光检测器等,可从容地进行分离和测定。
利用微透析技术进行动物实验主要是在被限制动物或麻醉动物身上，也可用于自由活动的清醒动物，应用最多的脑功能的研究，近年来该技术的应用已取得很多的科研成果。
脑：在颅内手术，Hutchinson等利用微透析方法与其他监测手段研究动脉瘤手术的情况,得出:患者稳定期脑氧压2.0~6.0kPa(15~45 mmHg)之间；葡萄糖含量在0.5~3 mmol/L 之间,乳酸/丙酮酸比值＞30，在32~65之间则暗示有厌氧代谢,3 min＜的短暂夹闭不会引起脑氧量减少或乳酸/葡萄糖比值的升高；长时间夹闭则会有副作用。
万登峰等应用微透析技术动态收集大鼠轻、重度脑损伤局部的细胞外液(ECF)透析液,观察其葡萄糖含量(［Glu］d)和乳酸含量(［Lac］d)变化。
透析管插入引起［Glu］d和［Lac］d的变化很小(P＜0.05)；脑损伤后［Glu］d下降，与对照组及损伤前相比相差显著(P＜0.05)，且损伤越重其变化越显著(P＜0.05)；而脑损伤后［Lac］d 则上升，与对照组及损伤前相比相差显著(P＜0.05)，且损伤越重其变化亦越显著(P＜0.05)；脑损伤后［Glu］d和［Lac］d的变化分别与脑组织含水量呈显著负相关(P＜0.05)和显著正相关(P＜0.05)。
皮肤：Sjogren等选用聚乙烯砜膜(100 kD) 探针测定皮肤在探针插入这一微创条件下白介素- 6的产生,为测定复杂的细胞因子系统提供了技术参考。
金属离子与一些皮肤病的发病有关,但活体皮肤离子浓度测定一直较难实施,Leveque等以该技术联用原子吸收光度计测定真皮铁离子浓度,证实微透析可用于皮肤离子测定。
此外还可进行血液、脂肪、肌肉中药物浓度的变化。
由于物质跨膜扩散是双向性的，微透析技术除了可用于监测体内环境的生化改变外,还可作为一种给药途径。
可将药物缓慢、直接地作用于靶器官，提高药效分析和药物代谢动力学研究的水平，特别是局部直接给药更能显示出这种方法的优越性。
阳晓等研究发现，在实验性大鼠的腹透液中加入川芎嗪长期进行腹膜透析(PD)，腹膜间皮细胞结构基本完好,间皮下无明显的基质沉积，且大鼠PD的超滤量显著提高，小分子物质的清除率增加,而对透出液中蛋白质浓度则无明显影响。
微透析技术已用于测定直接人脑实质的药物浓度，并可帮助诸如爱滋病毒（HIV）感染病人选择合适的穿透血脑屏障的药物。
但微透析技术仍存在一些不足，微透析技术的不足之处在于探针的植入会造成局部轻微的损伤。
特别是对急性实验可能有一定程度的影响。
回收率的测定虽然种类繁多, 但每种方法都不够完善, 影响了实际浓度的计算。
由于采用的方法不同在检测浓度极低的生理活性物质时不同作者的报告有时可能相差近一个数量级。
微透析技术要求探头必须准确插在同一取样部位, 因此不适合对很小的脑内神经核团采样。
由于透析膜体积小, 灌流液的流速低(一般1～ 5 μl/min),很难进行以秒为单位的动态观察。
二、微透析技术在脑组织研究中的应用微透析技术是将推挽灌流和透析技术结合起来并逐渐完善的一种新型生物采样技术,可在麻醉或清醒的生物体上使用,特别适合于深部组织和重要器官的活体生化研究。
微透析技术最早应用于脑内是在1972年美国耶鲁大学报道的猴脑的微透析研究，之后微透析即开始应用于对脑内神经递质的改变，药物动力学监测以及一些疾病脑内神经生理改变的研究，至今已有30多年的历史。
本文就微透析技术在脑组织研究中的应用作一综述。
1、微透析技术的原理及探针回收率的测定微透析技术是以透析原理作为基础的在体取样技术，是在非平衡条件下即流出的透析液中待测化合物的浓度低于它在探针膜周围样品基质中的浓度，灌注埋在组织中的微透析探针，组织中的待测化合物沿浓度梯度扩散进入透析液，被连续不断地带出，从而达到从活体组织中取样的目的，通过测定流出液即透析液中待测物的浓度来研究组织中待测物的水平。
这是一种动态连续的取样方法。
简单地说，微透析技术的原理就相当于在组织中创造了一个“毛细血管”，使化合物在浓度差的作用下扩散而进入此“毛细血管”，然后随液体流动带出体外进行检测。
微透析技术最大的优点是可在基本上不干扰体内正常生理过程的情况下进行在体、实时和在线取样,透析过程探针周围的组织液成分不会发生改变，所以可以持续收集样品，而且被透析动物可以小到老鼠一般大小。
通过微透析技术可以单独取得细胞外液,因此可对大脑神经递质进行活体监测，由于透析液中不含蛋白质和酶等生物大分子，能直接进样进行高效液相和毛细管电泳等生化分析，免除了复杂的进样前样品处理及由此而产生的样品损失和误差，也不会因在室温取样而酶解，提高了样品的稳定性，而且随着现代技术的进步可以对微透析试验进行全程的自动化控制。
微透析试验中一个重要的步骤是要测定微透析探针的回收率(透析液中待测化合物的浓度与其在样品基质中浓度之比)，由于微透析是在非平衡条件下取样，所以所测得的透析液中化合物的浓度只是探针周围样品基质中该化合物浓度的一部分。
在了解该化合物待测部位的实际浓度时必须测定探针的回收率，它是影响微透析结果的重要因素，并取决于取样部位的生物学性质、透析膜的物理性质(材料，孔径，长度，几何形状等)、待测物质的分子量、灌流速度、压力、生物体本身的健康条件和生物节律等。
探针回收率有体内、体外之分，体外的测定方法比较简单，配制被测物质的标准溶液进行透析，测定透析液中该物质的浓度，再与标准溶液浓度进行比较即可得出。
体内的测定则较复杂，常用的体内测定方法①零净通量法，该法是将灌流液流速控制恒定,分别测定不同浓度的灌流液达到稳态后透析液中分析物的浓度。
当灌流液中分析物的浓度低于探针外介质时，扩散方向就是从介质到探针；反之，即是从探针到介质。
零通量点时，探针内外浓度相等。
绘制灌流液不同浓度与透析液中分析物浓度的直线回归图，这时斜率即为探针回收率。
此法是一种带有尝试性的方法，需要对分析物在体内的浓度范围有一定的了解。
②反透析法是用一种内标物加入到灌流液中进行透析，通过测定透析液中内标物的浓度，与灌流液浓度做对比，用1减去该比值即为该物质的体内回收率。
