前言

近年来，随着材料科学的发展，可拉伸和柔性电子器件取得了显著进展，逐渐提高了人类的生活质量。其中，可穿戴生物传感器可以直接附着在穿戴者的身体上，由于其在动态分析过程中的连续、非侵入性和实时性，是一种极具吸引力的设备。然而，大多数可穿戴生物传感器仅用于人类的健身和保健监测，如离子和分子，以及生理信号。针对全球粮食需求，一些研究人员将注意力转向植物传感器，以实现可持续农业生产。植物传感器是农业生产中一种很有前途的设备，可以采集植物生理状态的实时信息。不仅具有这一特性，植物可穿戴传感器由于其优异的机械兼容性可以容易地附着在柔软的植物表面上。通过植物可穿戴传感器收集实时信息，使得在症状出现之前对资源输入进行微调成为可能，这对于农业可持续发展具有重要意义。

研究内容

浙江大学的研究人员提出了一种植物可穿戴电化学生物传感器，它可以附着在作物表面，用于有机磷农药的原位分析。这种可穿戴生物传感器可以选择性地捕获和识别作物表面的甲基对硫磷。通过配备蓝牙的手持电化学工作站，可以在智能手机上无线接收农药残留的实时信息。这种植物可穿戴分析策略免除了复杂的样品预处理，可以满足作物表面农药的快速、无损、原位识别。

实验方法

柔性三电极系统(PDMS/LIG)通过以下步骤制备。在操作之前，将商用聚酰亚胺(PI)片放在玻璃上，然后用聚合甲基丙烯酸甲酯(PMMA)模具粘合。然后，使用计算机控制的激光系统对聚酰亚胺片进行图案化，以获得3D多孔LIG。接下来，用液体PDMS覆盖图案化的聚酰亚胺膜，然后在75℃下加热120分钟。之后，从聚酰亚胺膜上剥离PDMS/聚酰亚胺的侧面，获得柔性和可拉伸的聚酰亚胺基电极。中间的蛇形导电区域用液体PDMS涂层和相同的热处理进行绝缘。最后，将银/氯化银油墨涂覆在暴露的参比电极上，并加热直至固化。

基于3D多孔LIG的植物可穿戴生物传感器制作工艺示意图，及在农产品农药原位分析中的应用。

外加应变对制作的PDMS/LIG电极的影响。

植物可穿戴生物传感器在聚酯薄膜上的农药传感。

不同农产品表面的原位光学显微镜分析。

结论

研究人员开发了一种智能植物可穿戴生物传感器，用于原位检测作物表面的甲基对硫磷。这种经OPH修饰并配备有明胶电解质的智能植物可穿戴生物传感器可附着在农产品(如菠菜叶和苹果果实)表面，通过电化学测定相应的水解产物，实现对甲基对硫磷的实时原位分析。该工作为农药残留信息的获取提供了一种新的途径，为下一代可穿戴农业生物传感器的设计提供了新的思路。未来的工作将侧重于研究环境条件(如温度和湿度)和各种植物界面对植物可穿戴生物传感器的影响。此外，将探索更稳定的识别元素，以满足整个植物生长期间的长期监测。

https://doi.org/10.1016/j.bios.2020.112636。