神经元作为脑的重要组成部分，其生理状态对维持中枢神经系统健康具有重大意义。传统的膜片钳电生理技术在检测的细胞数量和信号的连续性等方面存在较大不足，无法实现动态生物学机制的探究。因此，微电极阵列(MEA)芯片应运而生。MEA允许对多通道细胞电信号进行同步、连续记录，且记录过程不会对细胞造成损伤。除了电信号，温度是细胞线粒体功能的重要反映，对细胞生理状态的研究同样重要，但当下尚未有研究实现细胞兴奋性和代谢状况的同步监测。基于此，本研究将MEA和具有热敏特性的铂电阻加工到同一芯片上，获得微电极和铂电阻阵列芯片(MEPRA)，可对片上神经元细胞网络兴奋性和代谢状况进行同步监测。实验证明，MEPRA芯片可实现单细胞分辨率下多通道神经元电信号，以及0.05 ℃温度分辨率下的细胞群（约2000个神经元）温度的同步、连续、实时检测。进而基于该芯片，探究了丙酸 (PA) 对大鼠原代皮层神经元细胞的作用效果和机制，结果表明，神经元细胞的兴奋性和毒性对PA浓度具有依赖性。正常生理浓度的PA（10−5 mol/L）对大鼠原代皮层神经元兴奋性和线粒体功能具有调控作用。
本文设计的MEPRA是体外实时、原位研究细胞兴奋性和代谢的新方法，为未来研究脑部和心脏系统疾病复杂发病机制提供了新思路和新方法。该工作由顾宁教授和杨芳教授共同指导完成，论文目前已被《Biosensors and Bioelectronics》杂志接收（Yongxu Ju, et al. Dual-parameter cell biosensor for real-time monitoring of effects of propionic acid on neurons. Biosensors and Bioelectronics, 2023, https://doi.org/10.1016/j.bios.2023.115227.）。
