[发明专利]乙烯受体生物传感器

说明书

本公开涉及具有受体层(5)和介体层(6)的生物传感器(10)，所述受体层包括乙烯受体分子。本公开还涉及传感器单元(20)，其包括一个或多个生物传感器(10)和控制器(11)。在一些实施例中，一个或多个传感器单元(20)可以与接收器模块或网络网关无线通信。

相关申请的交叉引用

本公开要求2019年5月22日提交的美国临时专利申请No.62/674,639的权益，其全部公开内容通过引用合并于此。

背景技术

世界范围内，趋向于消费更新鲜和最少加工的食物。得益于改进的包装、存储技术和快速的全球运输，现在可以全年获得优质的新鲜水果和蔬菜。全年新鲜农产品的丰富性取决于庞大的基础设施，包括专门的冷藏设施。

在运输和存储的各个阶段中，保持水果、蔬菜和其他园艺产品(例如鲜切花)的新鲜度对于收获后工业和生产者而言是重要的。控制农产品新鲜度的方法之一是调节其对乙烯的暴露。

乙烯是植物激素，其在许多植物发育机制中起作用。重要的是，它以自动催化方式在呼吸跃变期果实的成熟中发挥作用。随着果实的成熟，它释放出更高浓度的乙烯，并且可以预测农产品的成熟度。当农产品对乙烯的暴露有限时，其自然老化过程将变慢。水果、蔬菜和花卉中的乙烯释放以变量依赖性(variant-dependent)、可预测的方式发生(Watkins1989；Chu 1984；Chu 1988；Diley 1980；Knee et al.1983；PerringPearson 1986)。通过对乙烯的高精度测量，可以预测呼吸跃变期果实所处的成熟和衰老阶段。因此，对乙烯的测量可以在成熟出现之前预测成熟。这允许在供应链中作出调整以防止食物浪费。例如，将苹果采摘后在受控气氛(CA)储藏室中存放数月。确定包装CA房间的正确顺序以在供应链的更下游进行消费可以最小化食物浪费并提高产品质量。可以使用高精度乙烯传感器执行这种优化。

现有的最基本的乙烯测量技术是获取空气样品，然后在实验室条件下方便地对其进行乙烯浓度测试。例如，可以将空气样品收集在样品袋中，然后送至实验室进行气相色谱测试。该技术可在样品收集条件下提供准确的乙烯测量。由于该方法的麻烦性，该技术对于连续的乙烯监测是不实用的。该技术的一个缺点是无法实时了解乙烯浓度-采样和测试存在延迟。此外，单个样本并不能提供乙烯感测可以提供的预测能力；也就是说，无法用少数延迟的数据点对水果衰老做出预测。

用于乙烯测量的另一种当前技术是使用采样泵通过检测管抽吸空气。当将空气泵送到检测器管上时，会显示特定气体的浓度。这通常通过沿检测管侧面的刻度上显示的颜色变化来完成。可以通过手动泵(例如Sensidyne的AP-1S)或通过机械泵将检测管暴露于空气中，其将空气缓慢吸入检测管，以提供较长时间的平均值读数(例如Sensidyne的GilAir5)。

该技术的分辨率仅与人们能够读取颜色变化一样，并且往往在100ppm内是准确的。如此低的分辨率无法检测到细微的变化，例如样品中的果实成熟或衰老。由于其单次性使用的一次性管，该技术也受到限制。

发明内容

本公开的一个方面是一种生物传感器，其包括：(a)参比电极，其包括(i)与基极连通的介体层；(ii)与介体层连通的受体层，其中所述受体层包含乙烯受体；和(b)与参比电极连通的对电极。在一些实施例中，基极由选自铜和银的材料组成。在一些实施例中，基极包括选自由铜和金组成的材料的涂层。在一些实施例中，参比电极和对电极形成或沉积在同一基板上。