ADVANCED BIOLOGICAL SENSING FOR REAL TIME CROP INTELLIGENCE

方法

综述生物识别元件、换能器与信号处理系统，重点分析纳米生物传感器类型与工作机制。

发现

纳米生物传感器可用于作物病害早期检测、营养与胁迫监测及农药残留分析，但田间验证与成本仍是挑战。

机会点

纳米生物传感器与数字农业系统融合的田间验证、校准与低成本部署是值得探索的研究空白。

对可持续和高效作物生产日益增长的需求，增加了对作物健康和环境条件进行快速、可靠和实时监测的需要。生物传感器通过将生物识别元件与换能器和信号处理系统相结合，以检测特定的生物和化学物质，正成为现代农业中颇具前景的工具。本文重点阐述了生物传感器的基本结构和工作原理，包括生物受体、换能器、放大器、处理器和显示单元。特别强调了纳米生物传感器，其将纳米技术与生物传感相结合，以提高检测灵敏度、信号生成和器件小型化水平。讨论了纳米生物传感器的工作机制，从样品采集、目标识别到信号转换、处理和数据显示。描述了主要类别，包括基于酶的、基于适配体的、电化学和光学纳米生物传感器，以及它们的基本原理和潜在应用。还探讨了它们在作物病害早期检测、养分评估、植物胁迫监测、农药残留分析、污染物检测和精准农业中的新兴作用。此外，还强调了与田间验证、传感器可靠性、成本、校准和环境安全相关的挑战。纳米生物传感器与数字技术和智慧农业系统的集成，为及时、数据驱动的作物管理提供了巨大潜力。总体而言，先进的生物传感代表了一种颇具前景的方法，可将生物信号转化为可操作的作物信息，以实现更精准和可持续的农业生产。