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智能农业和环境监测需要实时原位生化分析技术。研究人员开发基于电化学侧向流动分析（eLF）的可穿戴免疫传感器，用于植物原位汁液提取和脱落酸（ABA）检测。该装置检测灵敏，对早期干旱应激检测有重要意义。
在当今科技飞速发展的时代，农业和环境领域也在不断追求创新与突破。智能农业期望能够实时、精准地了解植物的生长状况，环境监测则渴望及时掌握植物对环境变化的响应。然而，目前在植物生化分析方面却面临诸多挑战。现有的测量策略大多只能检测物理参数、离子或激素，例如通过安培法或电位法进行检测。虽然植物激素作为应激生物标志物在植物应激反应机制中发挥着重要作用，但现有的检测技术，尤其是在早期应激监测时，对于低浓度激素的检测，在选择性和特异性上还远远不够。为了更好地满足这些领域的需求，开发新型的传感技术迫在眉睫。
在这样的背景下，研究人员开启了一场探索之旅。虽然文中未明确提及具体研究机构，但他们致力于解决植物生化分析难题，开展了一项基于电化学侧向流动分析（Electrochemical Lateral Flow，eLF）的可穿戴免疫传感器的研究。研究人员期望通过这项研究，实现对植物早期应激的精准监测，为智能农业和环境监测提供有力支持。经过不懈努力，研究取得了显著成果。他们成功开发出一种集成自主微采样技术的新型可穿戴免疫传感器装置，能够在原位对植物汁液进行微创提取，并检测脱落酸（Abscisic Acid，ABA）。在对干旱胁迫的黄瓜植株进行检测时，该装置展现出了 78% 的灵敏度、71% 的特异性和 77% 的准确率，这一结果充分证明了该装置在早期干旱胁迫检测方面的巨大潜力，同时也表明它具有检测其他相关分子（如蛋白质或 DNA）的通用性。这一研究成果发表在《Biosensors and Bioelectronics》上，为相关领域的发展注入了新的活力。
研究人员在开展研究时，运用了多种关键技术方法。首先是自主微采样技术，通过将亲水塑料片和双面胶带依次堆叠、分层，制作出微采样装置，该装置的特殊设计，如特定尺寸的进样针通道和弯曲针尖，使其能够实现对植物茎的微创穿刺和汁液提取。其次是基于 eLF 的免疫传感技术，利用生物识别元件（如抗体）与目标分子（ABA）的特异性结合，实现对 ABA 的精准检测。在检测过程中，采用了相关的电化学检测手段来获取检测信号。
下面来详细了解一下研究结果：
- 原位汁液提取：微采样装置由亲水塑料片和双面胶带堆叠而成，胶带层决定了毛细管通道高度（50nm）、进样针和收集腔的形状。进样针通道尺寸为（1mm x 1.2mm），弯曲针尖半径为（0.5mm），这种设计便于穿刺植物茎，同时减少对植物的损伤，实现原位、微创的汁液提取。
- ABA 检测：基于 eLF 的可穿戴免疫传感器，结合免疫传感技术，能够在低样本量（<10μL）和短检测时间（9min）内完成对植物汁液中 ABA 的检测。这一检测过程利用了抗体与 ABA 的特异性结合，大大提高了检测的准确性和灵敏度。
- 实际应用验证：研究人员在干旱胁迫的黄瓜植株上对该装置进行验证。实验结果显示，该装置在检测细微水分胁迫时，展现出 78% 的灵敏度、71% 的特异性和 77% 的准确率。这表明该装置能够有效区分健康植株和干旱胁迫植株，在实际应用中具有重要价值。
研究结论表明，该研究首次通过集成 eLF 分析和自主微采样装置的新型可穿戴生物传感器，实现了对 ABA 的原位分析。该生物传感器能够在不到 10μL 的汁液中，10 分钟内检测出 ABA，以此成功区分健康和干旱胁迫的黄瓜植株。这一成果证实了该植物可穿戴生物传感器在早期干旱胁迫检测方面的潜力，同时也为其在检测其他相关分子方面的应用提供了可能。这对于智能农业和环境监测意义重大，它能够帮助农业工作者及时发现植物的应激状态，采取相应措施，提高农作物产量和质量；也有助于环境监测人员更好地了解植物与环境之间的相互作用，为生态保护提供科学依据。
综上所述，这项研究成果为植物应激监测带来了新的突破，其开发的可穿戴免疫传感器有望成为智能农业和环境监测领域的得力工具，推动相关领域朝着更加精准、高效的方向发展。未来，随着技术的不断完善和优化，相信这一成果将在更多实际场景中发挥重要作用，为农业和环境领域的发展做出更大贡献。
