神经肽是一类由氨基酸组成的在中枢神经系统上广泛存在且作用复杂的信号分子。与常规的在神经突触之间（约20 nm）的信号传递不同（例如GABA、谷氨酸），神经肽在被神经元释放后，可以扩散到广泛的区域（µm 到 mm）, 结合G蛋白偶联受体（GPCR），发挥调节作用。这种基于扩散的长距离的信号传递被称为“体积传递”。

了解神经肽在体内的体积传递过程对于阐释其功能、开发其药用价值尤为重要。然而到目前为止，我们对体积传递的精确的时空尺度知之甚少，其主要原因是缺乏有效的探测工具。一方面，神经肽在脑内的作用浓度低（纳摩尔）；另一方面，神经肽的扩散受到脑内复杂微环境的影响，比如肽酶的水解、细胞外基质的相互作用以及细胞外间隙的大小。这些因素极大限制了对神经肽扩散和信号传递的定量测定。

近日，美国德州大学达拉斯分校的秦真鹏教授与纽约Mount Sinai医学院的Paul A. Slesinger教授合作，开发了集合光控释放和光学传感的新型技术（PACE），用于探测神经肽在小鼠大脑皮层的体积传递过程。其中，神经肽生长激素抑制素（SST）被担载在金纳米粒修饰的脂质体囊泡内（Au-nV-SST），并可以在近红外光的照射下，由于金纳米粒的光机械力效应快速释放。另外，该团队利用SST2 GPCR开发了新型的基于细胞的神经递质荧光探针（SST2 CNiFERs），实现了对脑内nM浓度的SST的实时检测。通过两种技术的协同结合，该团队利用“核心-卫星”策略，即把Au-nV-SST与SST2 CNiFERs混合后植入小鼠大脑皮层，作为SST释放与扩散的“核心”，并在核心周围植入另外的SST2 CNiFERs，形成检测SST的“卫星”探针。当近红外激光精准地照射到核心的Au-nV-SST，SST快速释放并激活核心处的探针，经过扩散后，再被外围探针检测到。通过比较一系列不同距离下探针的响应时间（到达峰值的时间），便可绘制精确的SST体积传递的时空尺度，并估算SST因降解和与细胞结合造成的损耗速率。

另外，该团队探测了经过透明质酸酶处理的小鼠大脑皮层中SST的体积传递，发现由于细胞外基质的降解，SST的扩散速率变快。这也证明了该PACE技术可适用于不同场景。这项工作为探测神经肽的体内信号传递提供了一个新的工具，同时也为如何利用纳米技术解决基本生物或神经科学问题提供了一个示例。