A multiplexed wearable microfluidic platform for non-invasive sweat-inspired monitoring of plant guttation biomarkers
Bing Xue · Ziyang Huang · Zhiyuan Li 等 17 人
开发可穿戴微流控电化学平台PlantIonics，实时无创监测植物吐水液生物标志物。
仿生楔形微通道自驱动集液，多通道传感器阵列与柔性无线电路板。
实现钾、钠、葡萄糖及叶微环境连续监测，吐水波动与根部离子和光照相关。
可延伸至田间多作物长期表型监测，结合AI实现早期胁迫诊断与精准灌溉决策。
Nature Communications 刊发的植物可穿戴微流控电化学平台，实现吐水液钾钠糖与叶微环境连续无创监测，方法新颖、结论可靠，对精准农业与作物早期胁迫诊断具产业级参考价值。
植物吐水液提供了一种化学信息丰富的植物内部状态读数，为了解植物生理过程提供了一个可从外部获取的窗口。然而，其微量体积、间歇性可用性以及易蒸发的特性限制了其在连续生化监测中的应用。在此，我们介绍PlantIonics，一种集成于叶片上的微流控电化学平台，用于实时、非侵入式监测吐水生物标志物和叶片微环境。一种具有不对称润湿性的仿生楔形微通道实现了快速（0.6秒）单向自驱动流体收集，为动态吐水分析提供了持续更新的传感界面。结合多通道传感器阵列和紧凑型无线柔性印刷电路板，PlantIonics可同时测量吐水液生物标志物（钾、钠、葡萄糖）和局部叶片微环境。多日活体植物研究证明了应激响应性吐水波动与根部离子扰动和光照调节相关，展示了该平台监测动态生理调控的能力。PlantIonics建立了一个受汗液分析启发的非侵入式植物监测分析框架，为早期胁迫诊断、田间表型分析和精准农业提供了机遇。植物传感器正成为精准农业的关键工具，但植物生物流体中生物标志物的连续监测仍发展不足。在此，作者介绍了PlantIonics，一种可穿戴微流控电化学平台，用于吐水液的多重原位分析。该系统能够在不断变化的环境条件下连续、非侵入式监测与胁迫相关的植物生理和代谢响应。