[发明专利]活体检测植物葡萄糖的微电极阵列传感器及其制备与应用

说明书

本发明涉及一种活体检测植物葡萄糖的微电极阵列传感器及其制备与应用。活体检测植物葡萄糖的微电极阵列传感器，包括：基底；参比/对电极，为表面覆盖铂的微针阵列电极；工作电极，为表面覆盖金膜的微针阵列电极；所述金膜的表面具有纳米多孔结构；所述金膜的表面涂覆有介孔Fe₃O₄@siO₂@Ni‑Zn‑Fe‑LDH、葡萄糖脱氢酶和亚甲基蓝；所述参比/对电极、工作电极均设置于所述基底上。本发明提供的微电极阵列传感器可用于活体植物尤其是扁平形状的植物叶片中葡萄糖的检测。基于本发明微电极阵列传感器，可用于植物叶片中葡萄糖的活体研究。

技术领域

本发明涉及微电极生物传感技术领域，具体涉及一种活体检测植物葡萄糖的微电极阵列传感器及其制备与应用。

背景技术

葡萄糖是植物体内的重要能源物质，在植物生长过程中起着至关重要的作用。最近研究发现，葡萄糖还具有激素类的信使功能。因此，对植物中的葡萄糖进行定量分析是非常重要的。传统的植物可溶性糖的测定方法包括气相色谱法、液相色谱法、近红外光谱法等等。然而，这些方法属于离体检测方法，对植物体本身会造成较大的损伤。而且这些方法经常会造成生物信息的丢失。因此，急需建立活体的研究方法来实时检测植物中的葡萄糖。

电化学传感器目前被广泛应用于活体研究中，但是目前应用于活体检测植物生理信息的电化学传感器还非常少。而且电化学传感器通常需要电解质支持电化学反应，因此需要一定的水分。葡萄糖的光合作用主要发生在叶片，因此研究叶片中葡萄糖的含量变化非常重要。而植物叶片较小，其中的水分含量普遍较少，因此开发针对叶片的活体应用的电化学传感器就更加困难。目前国内外还没有此类传感器研发出来。

发明内容

本发明实施例提供一种微电极阵列传感器，可用于活体植物尤其是扁平形状的植物叶片中葡萄糖的检测。基于本发明的微电极阵列传感器，可用于植物叶片中葡萄糖的活体研究。

一种活体检测植物葡萄糖的微电极阵列传感器，包括：

基底；

参比/对电极，为表面覆盖铂的微针阵列电极；

工作电极，为表面覆盖金膜的微针阵列电极；所述金膜的表面具有纳米多孔结构；所述金膜的表面涂覆有介孔Fe₃O₄@SiO₂@Ni-Zn-Fe-LDH(Layered double hydroxides，层状双氢氧化物)、葡萄糖脱氢酶(GDH)和亚甲基蓝(MB)；

其中，所述参比/对电极、工作电极均设置于所述基底上。

在本发明一些实施例中，所述基底的材料选自聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。

在本发明一些实施例中，所述微针阵列电极通过刻蚀技术在所述基底上制备而成。其中，在一些实施例中，呈4×4微针阵列，也可以设计成其他的阵列形式。在一些实施例中，所述微针阵列电极呈金字塔形，其优点在于可以增加电极的活性表面积，从而提高反应灵敏度。

本发明中，所述参比/对电极是指该电极既可做参比又可做对极。

在本发明一些实施例中，对于上述工作电极，所述微针阵列电极的表面覆盖的金膜的厚度为50-100nm。可通过溅射的方式在所述微针阵列电极的表面喷涂该金膜。其优点在于即可保证金膜的稳定，又较为节省成本。

在本发明一些实施例中，对于上述参比/对电极，所述微针阵列电极的表面覆盖的铂的厚度为50-100nm。可通过溅射的方式在所述微针阵列电极的表面喷涂铂。其优点在于即可保证铂膜的稳定，又较为节省成本。

在本发明一些实施例中，所述工作电极与参比/对电极之间保留一定间隔，例如间隔0.2-1mm(例如间隔0.5mm)，从而实现绝缘。