基于微電極生物傳感技術(shù)的植物體茉莉酸甲酯檢測方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供一種基于微電極生物傳感技術(shù)的植物體茉莉酸甲酯檢測方法，其是通過本發(fā)明專利技術(shù)的微電極生物傳感器，實現(xiàn)植物體內(nèi)茉莉酸甲酯的在線檢測。該方法具有準確度高、樣本破壞小、操作簡單、便于攜帶的特點，在時間和空間層面上，實現(xiàn)植物體中茉莉酸甲酯信息的同步獲取，為植物體研究提供了技術(shù)支持。與傳統(tǒng)的生物鑒定、化學檢測方法相比，該方法樣品前處理簡單，檢測部位無需離體、微損、無本質(zhì)傷害，不會對植物造成實質(zhì)性的損害，檢測結(jié)果可靠，靈敏度高。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及微電極生物傳感技術(shù)，具體地說，涉及一種基于微電極生物傳感技術(shù)的植物體茉莉酸甲酯檢測方法。
技術(shù)介紹
茉莉酸甲酯，廣泛存在于植物體的一類生長調(diào)節(jié)物質(zhì)，具有多種生理效應(yīng)，如能提高幼苗對高低溫干旱的抵抗能力，可以刺激抗真菌蛋白的合成從而啟動或加速與防衛(wèi)反應(yīng)有關(guān)的次生代謝，抑制生長分化，促進生根成熟衰老等。目前，由于茉莉酸甲酯重要的生理效應(yīng)和在植物體中相對低的含量，茉莉酸甲酯的檢測愈來愈受到重視。目前用于檢測植物體中的茉莉酸甲酯的方法主要是色譜法，包括氣質(zhì)聯(lián)用，液質(zhì)聯(lián)用，高效液相色譜，毛細管液相色譜等，也有酶聯(lián)免疫檢測技術(shù)。這些方法所使用的儀器多數(shù)操作復(fù)雜，成本較高，周期較長，樣本破壞性大，無法實現(xiàn)植物生長在線檢測。電化學分析法因其操作方便、響應(yīng)迅速和靈敏度較高等優(yōu)點，最為適合植物活體在線的定性定量檢測。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是提供一種基于微電極生物傳感技術(shù)的植物體茉莉酸甲酯檢測方法。為了實現(xiàn)本專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)首先提供一種微電極生物傳感器，所述微電極呈三棱錐形，長1-10cm，其尖端部分長2-20mm，另一端橫截面三角形的邊長為1-15mm(優(yōu)選另一端橫截面為等邊三角形)；所述微電極的基底電極材料為經(jīng)過絕緣處理的硅片、不銹鋼或有機玻璃等；在所述基底的每個面上，一端設(shè)置有用于連接電化學工作站的元件，另一端為檢測用的電極材料，所述元件與電極材料之間通過導(dǎo)線相連；所述微電極具有三電極體系，包含Ag/AgCl參比電極，鉑對電極以及由鉑、石墨烯和全氟磺酸樹脂修飾的金工作電極。所述微電極生物傳感器可按如下方法制備得到：1)采用微機電技術(shù)(MEMS)在基底上制備鉑對電極、Ag/AgCl參比電極以及金工作電極；2)所述金工作電極用氧化鋁粉末在金相砂紙上拋光，分別用去離子水、乙醇進行超聲清洗，隨后將微電極置于0.5M稀硫酸溶液中，在0-1.5V電位下進行循環(huán)伏安掃描，得到典型的循環(huán)伏安譜圖，確保電極表面干凈；3)配制1mg/ml氧化石墨烯和1mM氯鉑酸混合溶液，將所述微電極浸入上述溶液中，在-0.8V電壓下通過計時安培法進行電化學還原沉積0.5～2h(優(yōu)選1h)，然后用去離子水洗凈，得到修飾的石墨烯/鉑電極；4)將濃度0.005～0.1％的全氟磺酸樹脂溶液(優(yōu)選0.02％)滴涂在所述石墨烯/鉑電極上，在50℃下干燥成膜(干燥溫度一般低于100℃，滿足干燥成膜的條件即可)，然后用去離子水洗凈，得到由鉑、石墨烯和全氟磺酸樹脂修飾的金工作電極，從而完成所述微電極生物傳感器的制備。本專利技術(shù)還提供所述微電極生物傳感器在植物茉莉酸甲酯在線檢測中的應(yīng)用。其是將所述微電極生物傳感器插入待測植物組織中，連接電化學工作站進行循環(huán)伏安掃描，實現(xiàn)對植物組織進行在線茉莉酸甲酯檢測。檢測前選取不同濃度的茉莉酸甲酯標準溶液進行差分脈沖伏安法掃描，根據(jù)茉莉酸甲酯濃度與電流關(guān)系獲得微電極檢測茉莉酸甲酯工作曲線；檢測條件為：電位0.9-1.4V，電位增量0.004V，振幅0.05V，脈沖寬度0.02s，脈沖周期0.5s，靜止時間20s。其中，所述不同濃度的茉莉酸甲酯標準溶液使用pH6.0的10mM磷酸緩沖液配制。所述微電極生物傳感器最低檢測限為0.5μmol/L，線性范圍為1-100μM，茉莉酸甲酯溶液濃度與響應(yīng)峰電流的線性方程為：I＝0.682+1.71C，相關(guān)性系數(shù)為0.9847；其中，I表示電流，單位為μA，C表示濃度，單位為μM。本專利技術(shù)的檢測對象包括植物的根、莖、葉或果實等部位，插入深度為0.5cm左右。檢測目標材料是植物生長的不同時期，例如小麥幼苗的莖部。前述的應(yīng)用，還包括檢測前對所述微電極生物傳感器進行校正的步驟，具體方法如下：對微電極進行清洗，然后分別用兩份標準濃度(例如5μM和50μM)的茉莉酸甲酯溶液進行電化學校準，如果工作曲線與標準曲線斜率偏差在15％以內(nèi)，判定電極可正常工作。校正后對樣品進行差分脈沖伏安掃描，檢測條件為：電位0.9-1.4V，電位增量0.004V，振幅0.05V，脈沖寬度0.02s，脈沖周期0.5s，靜止時間20s。連接電化學工作站，系統(tǒng)活化20min后，穩(wěn)定運行1min-10min采集電流數(shù)據(jù)代入線性方程，得到植物組織中茉莉酸甲酯的濃度。本專利技術(shù)提供的一種基于微電極生物傳感技術(shù)的植物在線茉莉酸甲酯檢測方法，該方法具有準確度高、樣本破壞小、操作簡單、便于攜帶的特點，在時間和空間層面上，實現(xiàn)植物體中茉莉酸甲酯信息的同步獲取，為植物體研究提供了技術(shù)支持。與傳統(tǒng)的生物鑒定、化學檢測方法相比，該方法樣品前處理簡單，檢測部位無需離體、微損、無本質(zhì)傷害，不會對植物造成實質(zhì)性的損害，檢測結(jié)果可靠，靈敏度高。附圖說明圖1為本專利技術(shù)實施例1中制備的微電極生物傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，A面-工作電極，B面-參比電極，C面-對電極。圖2為本專利技術(shù)實施例1中微電極生物傳感器的工作電極修飾示意圖。具體實施方式以下實施例用于說明本專利技術(shù)，但不用來限制本專利技術(shù)的范圍。若未特別指明，實施例中所用的技術(shù)手段為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)手段，所用原料均為市售商品。實施例1微電極生物傳感器及其制備方法本實施例采用微機電技術(shù)在經(jīng)過絕緣處理的不銹鋼基底上制備微電極，所述微電極呈三棱錐形，總長度為5cm，尖端部分長度為5mm，另一端橫截面為等邊三角形，邊長為3mm；在所述基底的每個面上，一端設(shè)置有用于連接電化學工作站的元件，另一端為檢測用的電極材料，所述元件與電極材料之間通過導(dǎo)線相連；所述微電極具有三電極體系，包含Ag/AgCl參比電極，鉑對電極以及由鉑、石墨烯和全氟磺酸樹脂修飾的金工作電極(圖1和圖2)。所述由鉑、石墨烯和全氟磺酸樹脂修飾的金工作電極可按如下方法制備得到：1、將金工作電極用氧化鋁粉末在金相砂紙上拋光，分別用去離子水、乙醇進行超聲清洗，隨后將微電極置于0.5M稀硫酸溶液中，在0-1.5V電位下進行循環(huán)伏安掃描，得到典型的循環(huán)伏安譜圖，確保電極表面干凈；2、配制1mg/ml氧化石墨烯和1mM氯鉑酸混合溶液，將所述微電極浸入上述溶液中，在-0.8V電壓下通過計時安培法進行電化學還原沉積1h，然后用去離子水洗凈，得到修飾的石墨烯/鉑電極；3、將濃度0.02％的全氟磺酸樹脂溶液滴涂在所述石墨烯/鉑電極上，在50℃下干燥成膜，然后用去離子水洗凈，得到由鉑、石墨烯和全氟磺酸樹脂修飾的金工作電極，從而完成所述微電極生物傳感器的制備。實施例2利用微電極生物傳感器對植物茉莉酸甲酯進行實時在線檢測1、實驗對象待測植物為北京市農(nóng)林科學院種植的小麥品種‘農(nóng)大6812’，選取兩株小麥幼苗的莖部作為檢測樣本。清潔后，將實施例1制備的微電極插入待測樣本莖部，開始電化學檢測。2、實驗儀器及耗材實驗儀器采用上海辰華電化學工作站760e。3、實驗方法(1)標準曲線的繪制：檢測前選取不同濃度的茉莉酸甲酯標準溶液進行差分脈沖伏安法掃描，根據(jù)茉莉酸甲酯濃度與電流關(guān)系獲得微電極檢測茉莉酸甲酯工作曲線；檢測條件為：電位0.9-1.4V，電位增量0.004V，振幅0.05V，脈沖寬度0.02s，脈沖周期0.5s，靜止時間20s。其中，所述不同濃度的茉莉酸甲酯標準溶液使用pH6.0的10mM磷酸緩沖液配制。所述微電極生物傳感器最低檢測限為0.5μmol/L，線性范本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種微電極生物傳感器，其特征在于，所述微電極呈三棱錐形，長1?10cm，其尖端部分長2?20mm，另一端橫截面三角形的邊長為1?15mm；所述微電極的基底電極材料為經(jīng)過絕緣處理的硅片、不銹鋼或有機玻璃；在所述基底的每個面上，一端設(shè)置有用于連接電化學工作站的元件，另一端為檢測用的電極材料，所述元件與電極材料之間通過導(dǎo)線相連；所述微電極具有三電極體系，包含Ag/AgCl參比電極，鉑對電極以及由鉑、石墨烯和全氟磺酸樹脂修飾的金工作電極。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種微電極生物傳感器，其特征在于，所述微電極呈三棱錐形，長1-10cm，其尖端部分長2-20mm，另一端橫截面三角形的邊長為1-15mm；所述微電極的基底電極材料為經(jīng)過絕緣處理的硅片、不銹鋼或有機玻璃；在所述基底的每個面上，一端設(shè)置有用于連接電化學工作站的元件，另一端為檢測用的電極材料，所述元件與電極材料之間通過導(dǎo)線相連；所述微電極具有三電極體系，包含Ag/AgCl參比電極，鉑對電極以及由鉑、石墨烯和全氟磺酸樹脂修飾的金工作電極。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電極生物傳感器，其特征在于，所述微電極生物傳感器的制備方法包括以下步驟：1)采用微機電技術(shù)在基底上制備鉑對電極、Ag/AgCl參比電極以及金工作電極；2)拋光所述金工作電極，分別用去離子水、乙醇進行超聲清洗，隨后將微電極置于0.5M稀硫酸溶液中，在0-1.5V電位下進行循環(huán)伏安掃描，得到典型的循環(huán)伏安譜圖，確保電極表面干凈；3)配制1mg/ml氧化石墨烯和1mM氯鉑酸混合溶液，將所述微電極浸入上述溶液中，在-0.8V電壓下通過計時安培法進行電化學還原沉積0.5～2h，然后用水洗凈，得到修飾的石墨烯/鉑電極；4)將濃度0.005～0.1％的全氟磺酸樹脂溶液滴涂在所述石墨烯/鉑電極上，干燥成膜，然后用水洗凈，得到由鉑、石墨烯和全氟磺酸樹脂修飾的金工作電極，從而完成所述微電極生物傳感器的制備。3.權(quán)利要求1或2所述微電極生物傳感器在植物茉莉酸甲酯在線檢測中的應(yīng)用。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于，將權(quán)利要求1或2所述微電極生物傳感器插入待測植物組織中，連接電化學工作站進行循環(huán)伏...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙春江，胡葉，王曉冬，李愛學，何璐璐，周航，侯佩臣，潘大宇，宋鵬，高權(quán)，
申請(專利權(quán))人：北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11