解決作為帕金森病特徵的多巴胺短缺問題是新舊治療方法的一個關鍵目標，但監測這些干預措施所產生的神經遞質水平可能是一項棘手的工作。科學家們已經為這項任務開發了一種有希望的新工具，其被描述為“熒光納米傳感器塗料”，它在多巴胺存在的情況下發出亮光以顯示其在大腦中的濃度和分佈。

在帕金森病中看到的多巴胺生產的下降跟運動症狀的發生有關，如震顫和平衡不良。雖然沒有完全治愈這種疾病的方法，但治療方法可以減緩這一過程並改善病人的生活質量。這包括幫助大腦產生更多多巴胺的藥物左旋多巴以及幾十年來一直作為改善身體症狀的一種方式的深部腦刺激。

一種測量多巴胺的準確方法將為醫生提供一種監測這些治療效果的強有力的新方法並讓他們完善自己的方法以改善病人的治療效果。使用電極來測量大腦中的化學活動是可能的，2017年麻省理工學院(MIT)的一個團隊製作了一個新的陣列，其可用於長期實時監測整個大腦區域的多巴胺。在此後的幾年裡，其他電極系統不斷提高這一技術的準確性。

由德國波鴻魯爾大學的科學家領導的一個研究小組一直在追求另一種方法，他們希望為多巴胺的讀取提供新的空間和時間分辨率。該技術從比人的頭髮薄約1萬倍的超薄碳納米管開始。科學家們做了一些改變，進而使這些微小的管子具備了新的能力，然後使它們能跟多巴胺結合併根據其濃度發出或多或少的光。

研究團隊成員Sebastian Kruss（右）和Björn Hill

“我們通過將各種短的核酸序列跟碳納米管結合系統地修改了這一特性，這使它們在跟確定的分子接觸時改變其熒光，”研究作者Sebastian Kruss說道，“我們立即意識到，這種傳感器對神經生物學來說是非常有趣的。”

科學家們隨後試圖在一個正常運作的神經元網絡中測試傳感器的潛力，他們在實驗室中為其開發了細胞培養條件。在神經細胞上塗上一層非常精細的“熒光多巴胺納米傳感器塗料”使研究人員能以高空間和時間分辨率檢測神經遞質的分泌，他們稱這在以前是不可能的。一個專門建立的機器學習算法也使傳感器首次揭示了沿神經元結構的多巴胺釋放熱點。

研究作者Sofia Eizarova說道：“它們為多巴胺信號的可塑性和調節提供了新的見解。從長遠來看，它們還可以促進帕金森症等疾病的治療進展。”

這些早期調查的結果表明，這種新型傳感器可以作為一種工具來研究多巴胺分泌背後的分子和細胞機制。科學家們設想將該技術也用於其他用途，如可能將其調整為照亮揭示病原體的信號分子。