微电极生物传感器及其在植物水杨酸在线检测中的应用制造技术

本发明专利技术提供一种微电极生物传感器，所述微电极长4‑8cm，其尖端部分长5‑30mm，宽度2mm，厚度0.5mm；所述微电极的基底电极材料为硅片，所述微电极具有三电极体系，包含Ag/AgCl参比电极，铂对电极以及由碳纳米管材料修饰的金工作电极，三个电极裸露导电部分长×宽均为0.5mm×0.5mm。利用所述微电极生物传感器，通过活体在线监测植物体水杨酸含量，真实记录和实时分析水杨酸含量变化情况，检测方法可靠，测定结果准确，为植物水杨酸检测提供新的方法，丰富植物抗逆、抗病研究中水杨酸检测手段。

Microelectrode biosensor and its application in on-line detection of salicylic acid in plants

The invention provides a microelectrode biosensor, the length of 4 8cm microelectrode, the tip part 5 long 30mm, width 2mm, thickness 0.5mm; substrate electrode material for the microelectrode chip, the microelectrode with three electrode system, including Ag/AgCl reference electrode, platinum electrode and gold working electrode carbon nanotubes modified electrode, three exposed conductive part length x width is 0.5mm * 0.5mm. Using the microelectrode biosensor, through in vivo online monitoring plant salicylic acid content and real-time analysis, a true record of the change of the content of salicylic acid, the detection method is reliable, accurate, and provides a new method for the detection of salicylic acid salicylic acid plant, rich plant resistance, disease resistance research method.

【技术实现步骤摘要】
微电极生物传感器及其在植物水杨酸在线检测中的应用
本专利技术涉及微电极生物传感技术，具体地说，涉及一种微电极生物传感器及其在植物水杨酸在线检测中的应用。
技术介绍
水杨酸(salicylicacid，SA)是植物组织内广泛存在的天然活性小分子酚类物质，具有重要的药理效应，参与植物的生长发育以及参与植物的抗逆性、抗病性等生理过程，对植物生理代谢具有调控作用，比如可调控果实的衰老。目前检测水杨酸的方法包括：紫外分光光度法、离子色谱法、气质联用法、高效液相色谱法，上述方法选取多个时间点对材料取样，经过复杂处理过程，最终通过仪器分析水杨酸在植物体中某个时间点的含量，采用离体取样的方式，对样本材料构成破坏，尤其珍贵材料可能造成彻底破坏；此外现有检测植物体水杨酸含量技术不能实现在体连续实时检测，只能通过提前设定好时间间隔离体取样，这样检测结果不具有时间连续性，无法反映植物体内水杨酸动态含量变化。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型的微电极生物传感器及其在植物水杨酸在线检测中的应用。为了实现本专利技术目的，本专利技术提供的微电极生物传感器，所述微电极长4-8cm，其尖端部分长5-30mm，宽度2mm，厚度0.5mm；所述微电极的基底电极材料为硅片，所述微电极具有三电极体系，包含Ag/AgCl参比电极，铂对电极以及由碳纳米管材料修饰的金工作电极，三个电极裸露导电部分长×宽均为0.5mm×0.5mm(图1)。所述硅片基底1的尖端上顺次设置有金工作电极2、Ag/AgCl参比电极3、铂对电极4；硅片基底的另一端较宽，其上设置有三根导线5，分别与上述三个电极相连，导线的另一端用于连接电化学工作站。所述微电极生物传感器可按如下方法制备得到：1)采用溅射技术和蚀刻技术在硅片基底上制备铂对电极、Ag/AgCl参比电极以及金工作电极；2)配制碳纳米管材料溶液：将碳纳米管(直径4-5nm、长度0.5-1.5μm)1mg溶解于10mL下述混合液中，取5-10μL滴涂在金工作电极表面，晾干后在pH6.86的0.05mol/L磷酸缓冲液中进行循环伏安扫描10-15次，在1.3V恒定电位下电解10-15分钟，即得探针状的微电极生物传感器。所述混合液配方为：0.05mol/L吡咯、0.01mol/L水杨酸、0.1mol/LKCl。制备的微电极生物传感器呈针形探针状，目的是可以突破植物表皮插入组织内部。本专利技术还提供所述微电极生物传感器在植物水杨酸在线检测中的应用。将所述微电极生物传感器插入待测植物组织中，连接电化学工作站进行循环伏安扫描，实现对植物组织进行在线水杨酸检测。检测前选取不同浓度的水杨酸标准溶液进行微电极检测，根据水杨酸浓度与电流关系获得微电极检测水杨酸工作曲线；所述微电极最低检测限为8.0×10-6mol/L，线性范围为2.0×10-5-1.2×10-3mol/L，水杨酸溶液浓度与响应峰电流的线性方程为：I＝9×10-4C+11.40，相关性系数为0.93；其中，I表示电流，单位为μA，C表示浓度，单位为mol/L。检测对象包括植物的根、茎、叶或果实等部位，插入深度为0.5cm左右。检测目标材料是植物生长的不同时期，例如圣女果成熟期的果实。优选地，在0.9V工作电位下，采用计时电流法进行植物组织内水杨酸的实时在线监测。而在其他电位下检测，系统噪音大、信号不准确，导致检测结果不准确。从电流平稳后开始计时，采集第10分钟的电流数据代入线性方程，得到植物组织中水杨酸的浓度。本专利技术通过活体在线监测植物体水杨酸含量，真实记录和实时分析水杨酸含量变化情况，将微电极生物传感器刺入植物组织内部，采用微创方式，不会对植物造成实质性的损伤或破坏，植物还可以正常生长，该检测方法可靠，测定结果准确，为植物水杨酸检测提供新的方法，丰富植物抗逆、抗病研究中水杨酸检测手段。附图说明图1为本专利技术微电极生物传感器的结构示意图；其中，1-硅片基底，2-金工作电极，3-Ag/AgCl参比电极，4-铂对电极，5-导线。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所用原料均为市售商品。实施例1微电极生物传感器及其制备方法本实施例中制备的微电极生物传感器，5-30mm，宽度2mm，厚度0.5mm；所述微电极的基底电极材料为硅片，所述微电极具有三电极体系，包含Ag/AgCl参比电极，铂对电极以及由碳纳米管材料修饰的金工作电极，三个电极裸露导电部分长×宽均为0.5mm×0.5mm(图1)。所述硅片基底1的尖端上顺次设置有金工作电极2、Ag/AgCl参比电极3、铂对电极4；硅片基底的另一端较宽，其上设置有三根导线5，分别与上述三个电极相连，导线的另一端用于连接电化学工作站。制备的微电极生物传感器呈针形探针状，目的是可以突破植物表皮插入组织内部。所述微电极生物传感器可按如下方法制备得到：1)采用溅射技术和蚀刻技术在硅片基底上制备铂对电极、Ag/AgCl参比电极以及金工作电极；2)配制碳纳米管材料溶液：将直径4-5nm、长度0.5-1.5μm的碳纳米管1mg溶解于10mL下述混合液中，取5-10μL滴涂在金工作电极表面，晾干后在pH6.86的0.05mol/L磷酸缓冲液中进行循环伏安扫描10-15次，在1.3V恒定电位下电解10-15分钟，即得探针状的微电极生物传感器。步骤2)所述混合液配方为：0.05mol/L吡咯、0.01mol/L水杨酸、0.1mol/LKCl。实施例2利用微电极生物传感器对植物水杨酸进行实时在线检测1、实验对象实验材料选择盆栽已经成熟的圣女果秧苗，以圣女果秧苗上的成熟期果实为检测对象，检测时间是上午十点，在圣女果果实上随机不同部位插探针，检测水杨酸含量。2、实验仪器及耗材实验仪器采用电化学工作站CHI760E，购自上海辰华仪器有限公司，型号CHI76E。3、实验方法(1)标准曲线的绘制：将实施例1制备的微电极生物传感器连接电化学工作站CHI760E，选取不同浓度的水杨酸标准溶液进行微电极检测，工作电位为0.9V，从电流平稳后开始计时，采集第10分钟开始的的电流数据；根据水杨酸浓度与电流关系获得微电极检测水杨酸工作曲线。通过循环伏安法确定用于在线检测水杨酸探针检测浓度范围是2.0×10-5-1.2×10-3mol/L，在此浓度范围内，响应电流与浓度呈现良好的线性关系，关系式为：I(μA)＝9×10-4C(mol/L)+11.40(相关系数0.93，n＝6)，检出限为8.0×10-6mol/L。(2)实验步骤：a.测试前准备盆栽成熟期圣女果秧苗；b.将制备好的探针插入待测圣女果果实中，插入果实的果柄基部、果实侧面、果实底部，深度为0.5cm，用于检测圣女果果实不同部位的水杨酸含量；c.将三个同样探针连接到电化学工作站CHI760E；d.通过循环伏安法监测水杨酸在碳纳米管上与吡咯发生氧化还原反应，确定工作电位为0.9V；e.在0.9V工作电位下，采用计时电流法进行圣女果内水杨酸的实时在线监测；f.从电流平稳后开始计时，采集第10分钟开始的数据(第10分钟之前的数据因系统和环境干扰信号不准确)，的电流数据代入线性方程，得到圣女果果实中水杨酸的浓度。4、实验评价结果利用上海辰华电化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微电极生物传感器，其特征在于，所述微电极长4‑8cm，其尖端部分长5‑30mm，宽度2mm，厚度0.5mm；所述微电极的基底电极材料为硅片，所述微电极具有三电极体系，包含Ag/AgCl参比电极，铂对电极以及由碳纳米管材料修饰的金工作电极，三个电极裸露导电部分长×宽均为0.5mm×0.5mm。

【技术特征摘要】
1.一种微电极生物传感器，其特征在于，所述微电极长4-8cm，其尖端部分长5-30mm，宽度2mm，厚度0.5mm；所述微电极的基底电极材料为硅片，所述微电极具有三电极体系，包含Ag/AgCl参比电极，铂对电极以及由碳纳米管材料修饰的金工作电极，三个电极裸露导电部分长×宽均为0.5mm×0.5mm。2.根据权利要求1所述的微电极生物传感器，其特征在于，所述硅片基底(1)的尖端上顺次设置有金工作电极(2)、Ag/AgCl参比电极(3)、铂对电极(4)；硅片基底的另一端较宽，其上设置有三根导线(5)，分别与上述三个电极相连，导线的另一端用于连接电化学工作站。3.根据权利要求1或2所述的微电极生物传感器，其特征在于，所述微电极生物传感器的制备方法包括以下步骤：1)采用溅射技术和蚀刻技术在硅片基底上制备铂对电极、Ag/AgCl参比电极以及金工作电极；2)配制碳纳米管材料溶液：将直径4-5nm、长度0.5-1.5μm的碳纳米管1mg溶解于10mL下述混合液中，取5-10μL滴涂在金工作电极表面，晾干后在pH6.86的0.05mol/L磷酸缓冲液中进行循环伏安扫描10-15次，在1.3V恒定电位下电解10-15分钟，即得探针状的微电极生物传感器；步骤2)所述混合液配方为：0.05mo...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯佩臣，王成，李爱学，王晓冬，胡叶，宋鹏，罗斌，何璐璐，高权，潘大宇，
申请(专利权)人：北京农业信息技术研究中心，
类型：发明
国别省市：北京,11