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原位检测油菜素内酯的电化学免疫传感器（英文）

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智慧农业(中英文) 2024年

作者：卫倩高原源李爱学北京市农林科学院智能装备技术研究中心江苏大学农业工程学院

[目的/意义]在现代农业的发展过程中,植物激素的调控对于作物生长至关重要,而油菜素内酯作为一种重要的植物内源激素,在作物的生长发育、产量提高以及抗逆性增强等方面扮演着举足轻重的角色。传统的油菜素内酯检测方法不仅繁琐耗时,而... 详细信息

[目的/意义]在现代农业的发展过程中,植物激素的调控对于作物生长至关重要,而油菜素内酯作为一种重要的植物内源激素,在作物的生长发育、产量提高以及抗逆性增强等方面扮演着举足轻重的角色。传统的油菜素内酯检测方法不仅繁琐耗时,而且难以实现原位、快速检测。为了突破这一技术瓶颈,本研究提出了一种利用丝网印刷(Screen-printed electrode,SPE)电极构建的电化学免疫传感器,旨在实现对油菜素内酯的快速、准确检测。[方法]首先利用电化学工作站电沉积金纳米颗粒(AuNPs)将其固定在SPE电极表面,然后在电极上滴加氯化铜纳米线(CuCl2NWs),氯化铜纳米线不仅可以提高电极的导电性,其中Cu2+还可以作为传感器的氧化还原探针。最后之所以选择Mxene和聚多巴胺纳米复合材料(Mxene@PDA)作为SPE电极的修饰材料,是因为Mxene具有表面积大和导电性好的优点,这可以进一步放大Cu2+的信号。但Mxene在空气中很容易被氧化而不稳定。聚多巴胺(Polydopamine,PDA)含有大量的邻苯二酚和氨基等基团,通过多巴胺自聚合后包覆在Mxene的表面,切断氧渗透的路径,使Mxene难以被氧化。Mxene@PDA还可以作为偶联剂在电极表面固定更多的抗体,提高整体的生物相容性。与其他油菜素内酯的检测方法相比,本研究中开发的免疫传感器有更加出色的分析性能。[结果和讨论]传感器具有较宽的线性检测范围:0.1pg/ml～1 mg/ml,检出限低至0.015 pg/ml (S/N=3)。此外,通过SPE电极对小麦内源的油菜素内酯含量进行离体检测和后续的加标实验,计算出其回收率为98.13%～104.74%。在验证该传感器准确性的同时,也展示了其优越的稳定和灵敏性。除此之外,在对小麦叶片的油菜素内酯的原位检测中,传感器也表现出了极佳的实际应用潜力。[结论]本研究首次研制了用于原位检测油菜素内酯的电化学免疫传感器,不仅为原位检测植物叶片中的油菜素内酯提供了良好的电化学平台,同时在精准农业中具有巨大的应用潜力。

关键词：油菜素内酯原位检测电化学金纳米颗粒免疫传感器

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活体检测吲哚-3-乙酸的电化学传感器研究

传感器与微系统 2024年第5期43卷 47-50,54页

作者：闫路程李爱学吴瑞刚河北工程大学园林与生态工程学院河北邯郸056038 北京市农林科学院智能装备技术研究中心北京100097

吲哚-3-乙酸(IAA)作为一种重要的植物激素,在植物生长发育的整个过程中起着至关重要的作用。本文根据植物活体检测的实际需要,发展了适合植物茎秆活体检测的四阵列电极及用于植物果实活体检测的六阵列电极,通过一步法在铂(Pt)丝工作电... 详细信息

吲哚-3-乙酸(IAA)作为一种重要的植物激素,在植物生长发育的整个过程中起着至关重要的作用。本文根据植物活体检测的实际需要,发展了适合植物茎秆活体检测的四阵列电极及用于植物果实活体检测的六阵列电极,通过一步法在铂(Pt)丝工作电极上沉积铂纳米颗粒(PtNPs)和还原氧化石墨烯(rGO)纳米复合膜,从而增强催化效果,提高生物传感器的灵敏度。实验结果表明,所研制的传感器在IAA浓度0.1~200μmol/L范围内,具有良好的线性关系,相关系数为R~2=0.986,检测限为0.01μmol/L(S/N=3)。进一步利用所制备的传感器活体检测了黄瓜茎秆和黄瓜果实(CF)内的IAA含量,表明该传感器在植物生理状态的活体检测中具有重要应用前景。

关键词：活体吲哚-3-乙酸电化学传感器

脐针联合来曲唑治疗肾虚痰湿型PCOS伴不孕症患者的疗效观察

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实用妇科内分泌电子杂志 2024年第13期11卷 30-34页

作者：郑婷李东李爱学相珊李丹刘岩淄博市中西医结合医院生殖医学科山东淄博255000 淄博市中医院妇产科山东淄博255300 山东中医药大学附属医院生殖与遗传中心山东济南250011

目的探讨脐针联合来曲唑治疗肾虚痰湿型多囊卵巢综合征(PCOS)伴不孕症患者的临床疗效。方法选取80例肾虚痰湿型PCOS伴不孕症患者,按照随机数字表法分为脐针联合来曲唑组(治疗组)与来曲唑组(对照组),每组40例,比较两组临床疗效、排卵... 详细信息

目的探讨脐针联合来曲唑治疗肾虚痰湿型多囊卵巢综合征(PCOS)伴不孕症患者的临床疗效。方法选取80例肾虚痰湿型PCOS伴不孕症患者,按照随机数字表法分为脐针联合来曲唑组(治疗组)与来曲唑组(对照组),每组40例,比较两组临床疗效、排卵期子宫内膜厚度、促黄体生成素(LH)、卵泡刺激素(FSH)、睾酮(T)、胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)、空腹胰岛素(FINS)、空腹血糖(FBG)及妊娠率。结果治疗组总有效率90.00%显著高于对照组的70.00%,差异具有统计学意义(P学意义(P>0.05);治疗后两组HOMA-IR、FINS、FBG水平均有下降趋势,且治疗组明显低于对照组,差异具有统计学意义(P学意义(P>0.05);治疗后两组FSH、LH、T水平均出现下降趋势,两组FSH水平比较,差异无统计学意义(P>0.05),治疗组LH、T水平显著低于对照组,差异有统计学意义(P学意义(P>0.05);治疗后,两组子宫内膜厚度均出现升高趋势,且治疗组显著厚于对照组,差异有统计学意义(P学意义(P<0.05)。结论脐针联合来曲唑可通过调整激素水平、增加子宫内膜厚度治疗肾虚痰湿型PCOS不孕症显著提高妊娠率。

关键词：多囊卵巢综合征肾虚痰湿型脐针来曲唑不孕症

基于电化学传感器检测农副产品黄曲霉毒素B1的研究进展

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农业工程学报 2023年第22期39卷 258-269页

作者：李爱学王鹏飞北京市农林科学院智能装备技术研究中心北京100097

黄曲霉毒素B1是农副产品中最常见的真菌毒素之一,具有诱变、致畸、免疫抑制和致癌的作用。为了减少黄曲霉毒素B1带来的危害,开发可靠的方法来检测农副产品中的黄曲霉毒素B1十分重要。传统的检测方法难以满足现代农业中现场、快速检测的... 详细信息

黄曲霉毒素B1是农副产品中最常见的真菌毒素之一,具有诱变、致畸、免疫抑制和致癌的作用。为了减少黄曲霉毒素B1带来的危害,开发可靠的方法来检测农副产品中的黄曲霉毒素B1十分重要。传统的检测方法难以满足现代农业中现场、快速检测的需求,而电化学传感器具有制备简单、便于携带、灵敏度高和选择性强等特点,因而备受关注。根据识别元件的不同,黄曲霉毒素B1的电化学传感器可以分为基于适配体的传感器、基于免疫反应的传感器、基于分子印迹的传感器。研究者们又根据不同的感知策略、纳米材料研发了多种类型的黄曲霉毒素B1电化学传感器。该研究综述了近5 a来(2019—2023年间)黄曲霉毒素B1电化学传感器的研究进展,列举了具有代表性的实例,讨论了基于不同识别元件的传感器的传感机理和不同的信号产生策略,对这些传感器的性能进行了对比。并分析了不同识别元件的优缺点,探讨了基于不同原理的黄曲霉毒素B1电化学传感器的不足之处和发展方向,如需要开发新型的识别元件、研发新的纳米材料并提高纳米材料的制备技术、不同传感策略的联合应用、研发多种毒素同时检测的传感器、简化修饰步骤提高传感器稳定性等,以期为实现黄曲霉毒素B1电化学传感器的实际应用提供参考。

关键词：电化学传感器农产品黄曲霉毒素B1 适配体免疫反应分子印迹

植物叶片葡萄糖活体检测双通道传感器的制备及应用

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西北农林科技大学学报（自然科学版） 2023年第10期51卷 141-154页

作者：艾耕李爱学解迎革西北农林科技大学理学院陕西杨凌712100 北京市农林科学院智能装备技术研究中心北京100097

【目的】制备植物叶片葡萄糖活体检测传感器,以实时检测植物体叶片的葡萄糖浓度,为了解霜霉病侵染黄瓜的抗病状态提供支持。【方法】采用双通道丝网印刷电极为基底电极,使用1 mg/mL氯金酸溶液在传感器表面生成金纳米颗粒用于提高其导电... 详细信息

【目的】制备植物叶片葡萄糖活体检测传感器,以实时检测植物体叶片的葡萄糖浓度,为了解霜霉病侵染黄瓜的抗病状态提供支持。【方法】采用双通道丝网印刷电极为基底电极,使用1 mg/mL氯金酸溶液在传感器表面生成金纳米颗粒用于提高其导电性及活性面积,将5 mg/mL壳聚糖和180 mg/mL葡萄糖氧化酶混合以提高酶的固载量和活性,滴加10%的Nafion水溶液以增加对阳离子的选择性并提高电极稳定性。在此基础上研制出一种适用于活体检测植物扁平叶片中葡萄糖浓度的双通道电化学传感器。采用扫描电镜、X射线能谱、红外光谱、循环伏安法及电化学阻抗谱,对所制备传感器进行形貌、结构及电化学的表征;基于优化条件,对所制备的葡萄糖传感器进行性能测试;进一步使用黄瓜果汁进行传感器的加标试验,并应用该传感器对正常与带菌斑黄瓜叶片的葡萄糖浓度进行测定和比较。【结果】所制备植物叶片葡萄糖活体检测传感器的形貌、结构及电化学表征结果显示电极制备成功,其对葡萄糖具有良好的催化效果,反应为扩散控制过程;所设计的植物活体叶片葡萄糖检测双通道传感器的线性检测范围为1~150 mmol/L,检出限为0.784 mmol/L。采用3种不同浓度黄瓜果汁进行加标回收试验,回收率为97.17%~103.05%,相对标准误差≤4.52%,表明该传感器准确可靠。应用所制备的传感器检测结果表明,在双通道检测条件下,正常黄瓜叶片和霜霉菌侵染黄瓜叶片在通道1的葡萄糖浓度分别为(8.03±0.96)和(28.71±2.03)mmol/L,在通道2的葡萄糖浓度分别为(12.15±1.46)和(25.57±1.81)mmol/L,霜霉菌侵染黄瓜叶片的葡萄糖浓度较相应正常叶片增长了257.53%(通道1之间)和110.45%(通道2之间),表明不同生理条件下同种植物叶片的葡萄糖浓度因为霜霉菌侵染而存在显著差异(P<0.05);病斑区域葡萄糖浓度的检测结果还显示,通道1的葡萄糖浓度高于通道2,表明通道1检测的侵染区域抗病响应迅速,侵染区相应代谢物质会发生明显变化导致邻近区域的葡萄糖逐步出现积累。【结论】所制备的传感器能够检测植物在不同生理环境下的葡萄糖浓度,可为活体植物叶片葡萄糖的实时检测提供技术支持。

关键词：植物叶片活体检测葡萄糖检测电化学技术生物传感器

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便携式黄曲霉毒素B1检测系统设计与试验

智慧农业（中英文） 2023年第1期5卷 146-154页

作者：王鹏飞高原源李爱学江苏大学农业工程学院江苏镇江212000 北京市农林科学院智能装备技术研究中心北京100097

为实现农副产品中黄曲霉毒素B1 (AFB1)的现场快速检测,设计了一款基于差分脉冲伏安法(Differential pulse voltammetry,DPV)、以STM32F103ZET6为核心处理器的便携式检测系统。系统主要包括硬件检测设备和手机App两部分,二者通过Wi-Fi通... 详细信息

为实现农副产品中黄曲霉毒素B1 (AFB1)的现场快速检测,设计了一款基于差分脉冲伏安法(Differential pulse voltammetry,DPV)、以STM32F103ZET6为核心处理器的便携式检测系统。系统主要包括硬件检测设备和手机App两部分,二者通过Wi-Fi通信连接。硬件检测设备主要包括DPV波形生成电路、恒电位电路及微电流检测模块;上位机App在安卓环境下开发,主要完成信号采集、数据存储等任务。应用实验室自制的AFB1传感器,在0.1 fg/ml~100 pg/ml范围内系统可以对AFB1实现有效检测。标准溶液中的测试结果与电化学工作站CHI760e相比,最大相对误差为7.37%。对加入不同浓度AFB1的花生油样品进行检测,以CHI760e检测结果为标准,回收率为96.8%~106%;对发霉程度不同的花生样品中进行测试,与CHI760e相比,最大相对误差为7.10%。本便携式检测系统在农副产品中AFB1的现场快速检测中具有广阔的应用前景。

关键词：黄曲霉毒素B1 便携式系统 STM32单片机差分脉冲伏安法恒电位电路 Wi-Fi

基于Au-Pt NPs/IDEs的无酶谷氨酸电化学传感器

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传感器与微系统 2023年第5期42卷 12-15,20页

作者：唐顺坤尤扬李爱学吴瑞刚河北工程大学园林与生态工程学院河北邯郸056038 北京市农林科学院智能装备技术研究中心北京100097

基于响应灵敏、尺寸小的叉指电极(IDEs),开发了一种新型的无酶型谷氨酸电化学传感器。通过在IDEs表面电沉积金—铂纳米粒子(Au-Pt NPs)提高传感器的检测性能,通过扫描电镜(SEM)表征了电极修饰过程的形貌变化,采用循环伏安(CV)法研究了... 详细信息

基于响应灵敏、尺寸小的叉指电极(IDEs),开发了一种新型的无酶型谷氨酸电化学传感器。通过在IDEs表面电沉积金—铂纳米粒子(Au-Pt NPs)提高传感器的检测性能,通过扫描电镜(SEM)表征了电极修饰过程的形貌变化,采用循环伏安(CV)法研究了该传感器对谷氨酸的催化性能,通过电流—时间(I-T)曲线研究了传感器的检测性能。结果显示,在最优条件下,该传感器对谷氨酸在500 nmol/L~3 mmol/L内呈良好的线性关系,检测限(LoD)为0.22μmol/L。该传感器还表现出了较高的选择性和良好的稳定性。并在味精样品的测试中获得了较好的回收率(97.70%~101.71%),表明该传感器具有较高的实际应用前景。

关键词：金—铂纳米粒子电化学传感器无酶谷氨酸

基于羧基化石墨烯-海藻酸钠复合材料的脱落酸电化学免疫传感器的构建及应用

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智慧农业（中英文） 2022年第1期4卷 110-120页

作者：董宏图周思蒙王清涛王成罗斌李爱学北京市农林科学院信息技术研究中心北京100097 河北工程大学园林与生态工程学院河北邯郸056038

脱落酸(Abscisic Acid,ABA)是一种重要的植物激素,在种子和芽休眠、器官大小控制、植物衰老和死亡等发育过程中发挥作用,同时调控植物的生物与非生物胁迫。为快速、准确地测定植物体内ABA的含量,本研究开发了一种新型的ABA免疫传感器。... 详细信息

脱落酸(Abscisic Acid,ABA)是一种重要的植物激素,在种子和芽休眠、器官大小控制、植物衰老和死亡等发育过程中发挥作用,同时调控植物的生物与非生物胁迫。为快速、准确地测定植物体内ABA的含量,本研究开发了一种新型的ABA免疫传感器。通过在电极表面修饰羧基化石墨烯(GR-COOH)及海藻酸钠(Sodium Alginate,SA)来增加抗体的固定量,从而提高传感器的检测性能。对GR-COOH、SA、ABA抗体的浓度进行了优化,根据ABA抗体和抗原的结合导致电极阻抗发生变化的原理,实现了ABA的检测。传感器在10 pmol/L~1μmol/L范围内与ABA浓度呈线性关系,实测的检测下限为10 pmol/L,具有较好的稳定性和选择性。进一步以感染柑橘黄龙病的脐橙为研究对象,通过制备的基于GR-COOH-SA复合材料的ABA免疫传感器检测了黄龙病菌侵染下脐橙叶片中ABA的含量变化。结果表明,脐橙感染黄龙病后,叶片中ABA的含量增加,从而表明ABA在植物的抗病反应中发挥重要作用。进一步研究了ABA合成途径中关键酶的基因CitZEP表达量的变化,植株感病后基因表达量升高,传感器测得的ABA含量升高与传感器的检测结果相符,表明基于GR-COOH-SA复合材料的ABA免疫传感器具有较好的实用性。

关键词：脱落酸免疫传感器电化学黄龙病羧基化石墨烯抗体

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某末制导炮弹引信安全系统改进与分析

某末制导炮弹引信安全系统改进与分析

作者：李爱学南京理工大学

学位级别：硕士

导弹引信是一种能感应目标或其他预定的信息,并适时引爆战斗部的一种装置。引信的性能在很大程度上决定了导弹系统的整体杀伤效力。导弹引信安全性一直是引信设计、生产与使用过程中的关键性能之一。进入21世纪,信息技术高速发展,末段... 详细信息

导弹引信是一种能感应目标或其他预定的信息,并适时引爆战斗部的一种装置。引信的性能在很大程度上决定了导弹系统的整体杀伤效力。导弹引信安全性一直是引信设计、生产与使用过程中的关键性能之一。进入21世纪,信息技术高速发展,末段制导和低成本导航技术、木敏技术、弹道修正技术等一系列弹药新技术,广泛应用于新的弹药中,促使信息化弹药品种日新月异,呈现出信息化弹药引领未来战场主流弹药新潮之势。末制导炮弹技术已成为发展现代炮兵技术的重要组成部分。引信是导弹的大脑,末制导炮弹引信技术是引信技术发展中出现的又一新课题。本文结合导弹引信安全系统的发展现状及需求开展研究,结合某激光末制导炮弹引信机电式安全系统的分析与改进,进行了引信环境的综合分析,开展了引信机电式安全系统的冗余设计、保险电路设计。

关键词：激光末制导炮弹引信安全系统