[发明专利]一种用于植物体内过氧化氢现场快速检测的聚合物微针贴片及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于植物体内过氧化氢现场快速检测的聚合物微针贴片及其制备方法和应用。包括以下步骤：用PMVE/MA和PEG进行交联，结合PDMS制备的模板，将配置好的母液浇铸微针模具上，并在真空下填充到模具中真空干燥箱处理之后进行交联过程，制备了用于提取的水凝胶微针贴片；评估微针贴片的溶胀率，用质构仪检测微针贴片的机械性能，表征微针的内部结构，解释微针提取的原理；用拇指将微针贴片压入叶片，用离心方法提取植物汁液用于比色测定，可以现场获得植物叶片的Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;含量。

技术领域

本发明涉及生物传感器技术领域，具体涉及一种用于植物体内过氧化氢现场快速检测的聚合物微针贴片及其制备方法和应用。

背景技术

过氧化氢(H₂O₂)作为信号分子在植物的生长、开花、衰老和胁迫响应过程中具有重要的调节作用。针对现有ROS检测方法普遍存在的样品提取步骤多、耗时长、时空分辨率低的问题，提出了基于微针提取-光学现场即时检测技术。相比于传统研磨方法，本技术的优势体现在快速原位检测，无需摘取叶片、液氮冷冻、研磨、提取上清液过程，结合光学方法将结果可视化，减小了植株损伤，避免了人工研磨的操作误差，在胁迫诱导植物叶片H₂O₂的快速原位检测、及时改善植物胁迫状态方面具有广阔的应用前景。

近年来，微针在解决农业面临的许多挑战方面展示出了巨大潜力，在除了生物医学应用外，微针技术还可以微创、即时地接触叶组织的表皮，用于各种应用，提供实时、原位分析和监测植物内特定病原体或输送药物的能力，例如肥料、养分等。有多种方法可用于测量植物样品中H₂O₂的浓度，例如紫外-可见吸收分光光度法、荧光探针法、化学发光法、二氨基联苯胺组织染色法、电子显微技术检测法等，目前比较常见的检测方法是使用紫外-可见吸收分光光度法。总的来说，由于ROS反应活性高，寿命短，导致其积累水平较低，加之种类较多进而为直接测量ROS增添了难度。因此，研究开发简单、经济、选择性好、灵敏度高的胁迫诱导植物叶片H₂O₂的快速原位检测方法将是相关领域的一个重要课题。

发明内容

针对现有ROS检测方法普遍存在的样品提取步骤多、耗时长、时空分辨率低的问题，提出了一种用于胁迫诱导植物叶片H₂O₂现场快速检测水凝胶的微针平台及其制备方法和应用。相比于传统研磨方法，本技术的优势体现在快速原位检测，无需摘取叶片、液氮冷冻、研磨、提取上清液过程，结合光学方法将结果可视化，减小了植株损伤，避免了人工研磨的操作误差，在植物ROS的快速原位检测、及时改善植物胁迫状态方面具有广阔的应用前景。

本发明提供的技术方案如下：

一、用于植物体内过氧化氢现场快速检测的聚合物微针贴片的制备方法

包括以下步骤：

步骤S1：将PMVE/MA(Poly(methyl vinyl ether-alt-maleic acid)：甲基乙烯基醚马来酸共聚物)溶于去离子水中，水浴加热并搅拌，直到得到清晰的溶液，以确保完全溶解，制得聚合物浇铸液，冷却后加入PEG搅拌形成母液；

步骤S2：将步骤S1中得到的母液浇铸在预先设计的聚(二甲基硅氧烷)(PDMS)微针模具中；

步骤S3：将步骤S2得到的含母液的模具进行真空循环处理后，放入烘箱中进行交联，在一定时间后取出，待恢复至室温之后，揭起上层透明膜，制得水凝胶微针贴片，干燥保存，即得用于胁迫诱导植物叶片H₂O₂现场快速检测的水凝胶微针平台。

所述步骤S1中，母液的制备步骤如下：将15g的PMVE/MA溶于77.5mL的去离子水中，在80℃下水浴加热并搅拌12h，冷却后加入7.5g PEG，在室温(24℃)下搅拌12h。