摘要：卫倩, 高原源, 李爱学. 油菜素内酯原位检测电化学免疫传感器[J]. 智慧农业(中英文), 2024, 6(1): 76-88.

本文提炼于：

卫倩, 高原源, 李爱学. 油菜素内酯原位检测电化学免疫传感器[J]. 智慧农业(中英文), 2024, 6(1): 76-88.

WEI Qian, GAO Yuanyuan, LI Aixue. Electrochemical Immunosensor for in Situ Detection of Brassinolide[J]. Smart Agriculture, 2024, 6(1): 76-88.

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油菜素内酯原位检测电化学免疫传感器

（1.江苏大学 农业工程学院，江苏镇江212000，中国；2.北京市农林科学院智能装备技术研究中心，北京 100097，中国）

1 研究背景

（1）油菜素内酯的重要性及检测需求：油菜素内酯是广泛存在于植物中的传统植物激素，对植物分化、抗病、根生长、抗逆和衰老等过程起关键作用，其在植物中的浓度通常很低（0.01 - 100 ng/g FW），因此需要灵敏准确的检测方法。

（2）传统检测方法的局限：传统检测技术如生物测定、色谱法、免疫测定和液质联用等，均在体外进行，存在设备昂贵、预处理复杂、对操作人员要求高或操作时间长等问题。

（3）电化学传感器的优势及应用潜力：电化学传感器操作简单、响应快速、仪器成本效益高且检测灵敏度高，电化学免疫传感器结合了抗体的高选择性和电化学传感器的高灵敏度，有望用于生物分子的原位检测，但此前尚无用于油菜素内酯检测的相关报道。

（4）二维材料 Mxene 的特性及应用现状：二维材料 Mxene 具有独特的金属导电性、高比表面积和众多官能团，在多个领域广泛应用，但相邻片层间的范德华力使其易形成紧密堆积的薄片，限制了实际应用，研究人员探索用不同纳米材料作为添加剂改善其性能，如多巴胺（DA）聚合形成的聚多巴胺（PDA）可用于修饰 Mxene，但其在生物传感器构建中的潜在应用特性有待进一步探索。

2 材料与方法

（1）试剂与材料：购买油菜素内酯单克隆抗体、标准品及其他试剂，用磷酸盐缓冲溶液（PBS）稀释油菜素内酯。

（2）仪器设备：利用场发射扫描电子显微镜（FESEM）、X 射线光电子能谱仪（XPS）、电化学工作站等分析表征和检测。

（3）CuCl₂纳米线和 Mxene@PDA 的合成：分别按已有方法合成 CuCl₂纳米线和 Mxene@PDA 纳米复合材料。

（4）电化学免疫传感器的构建：通过多步修饰制备免疫传感器，包括在丝网印刷电极（SPE）上电沉积金纳米粒子（AuNPs）、滴加 CuCl₂纳米线、涂覆 Mxene@PDA 悬浮液、孵育油菜素内酯单克隆抗体和封闭非特异性结合位点。

（5）测量程序：用电化学阻抗谱（EIS）研究传感器修饰过程，用差分脉冲伏安法（DPV）评估性能，以 PBS 为电解质，对不同浓度油菜素内酯标准溶液进行检测。

（6）种植材料准备：以沧麦 6005 小麦为实验材料，种子消毒、浸泡、萌发后移植到霍格兰溶液，分组处理后进行原位测试，将制备好的传感器固定在小麦叶片检测区域，使叶片汁液流出与工作电极接触，进行 DPV 测试。

图1 油菜素内酯电化学免疫传感器制造过程的示意图

Fig. 1 Schematic illustration of the fabrication process of the electrochemical immunosensor for brassinolide

3 结果与讨论

（1）免疫传感器的表征：扫描电镜（SEM）显示各修饰步骤后电极表面的变化，能谱分析（EDS）证实了修饰元素的存在，XPS 分析表明 PDA 成功引入 Mxene 且两者通过化学键连接，确认免疫传感器成功构建。

（2）检测油菜素内酯的可行性：EIS 和 DPV 结果表明，传感器制备成功且能识别油菜素内酯，各修饰步骤对电子转移电阻（Rct）和氧化峰电流有相应影响，油菜素内酯结合前后 Cu²⁺峰电流差值（ΔI）与油菜素内酯浓度相关。

（3）免疫传感器的优化：优化得到制备传感器的最佳条件，如 HAuCl₄浓度为 0.6 mg/mL、CuCl₂纳米线浓度为 2 mg/mL、Mxene 与 DA 比例为 4:50（Mxene 为 0.4 mg/mL）、抗体浓度为 0.08 mg/mL。

（4）免疫传感器的性能：该传感器检测油菜素内酯浓度范围为 0.1 pg/mL - 1 mg/mL，检测限为 0.015 pg/mL，线性关系良好，与其他检测方法相比，检测范围最广、检测限最低，对多种干扰物质有良好选择性，重复性和稳定性较好。

（5）实际样品中油菜素内酯的检测：用于测定小麦汁中油菜素内酯，回收率高，表明可用于实际样品检测；通过在盐处理小麦样品叶片上原位检测，发现盐胁迫组油菜素内酯含量约为对照组的两倍，与前人研究中植物在盐胁迫下油菜素内酯积累的规律相符，证明免疫传感器检测结果准确可靠。

图2 免疫传感器的SEM和EDS图像

Fig. 2 SEM and EDS images of immunosensor

图3 Mxene@PDA的高分辨XPS谱图，展示了化学组成和键合结构

Fig. 3 High-resolution XPS spectra of Mxene@PDA showing the chemical composition and bonding structures

图4 传感器特性实验结果

Fig. 4 Characterization experiments results of the sensor

图5 油菜素内酯免疫传感器制备条件的优化（误差棒=标准差；n=3）

Fig. 5 The optimization of preparation conditions of brassinolide immunosensor (Error bar=SD; n=3)

图6 免疫传感器的性能测试

Fig. 6 Performance testing of immunosensors

图7 免疫传感器的稳定性测试

Fig. 7 Stability testing of immunosensors

4 研究结论

本研究提出了一种电化学传感器的制备方法，该方法克服了传统检测的局限性，能够对植物中的小分子进行原位检测，且对植物的损伤最小。

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来源：健康养生玩体育