近日，河南农业大学吴俊锋教授、胡建东教授联合南开大学周震教授团队，受植物乙烯受体信号传导机制启发，成功开发出一种基于一价铜-胱氨酸配合物（Cu₂Cyt）与MXene复合的无贵金属可穿戴乙烯传感器，可在室温下实现痕量乙烯的高灵敏、高选择性检测，相关成果发表于《Nature Communications》。
一、研究背景
乙烯既是调控植物生长、果实成熟的核心植物激素，也是有机合成工业的重要原料。在农业领域，乙烯浓度直接决定果蔬采后保鲜与品质；在工业场景中，乙烯管道泄漏会引发资源损耗与安全隐患。
传统乙烯检测依赖气相色谱、荧光光谱等大型仪器，难以实现原位、实时、便携监测。现有电阻式乙烯传感器大多依赖钯、铂等贵金属催化剂，且需高温工作，同时存在选择性差、机械刚性强等问题，无法适配智慧农业、工业管道分布式可穿戴监测的需求。植物乙烯受体可通过Cu⁺配位中心精准识别痕量乙烯，为高性能传感器的仿生设计提供了天然思路。
二、核心研究成果
研究团队模拟植物乙烯受体的Cu⁺配位识别位点，以L-半胱氨酸与铜盐为原料，在碱性条件下合成硫桥连结构的Cu₂Cyt配合物，将其与p型半导体MXene复合后，制备成柔性叉指电极可穿戴传感器，全程无需贵金属，大幅降低材料成本。
传感机制方面，乙烯分子与Cu₂Cyt中的Cu⁺形成稳定π配位络合物，触发电子沿乙烯→Cu₂Cyt→MXene路径转移，降低MXene空穴浓度并使电阻上升，实现电阻型信号输出，总转移电荷约0.43 e⁻。
实际应用验证中，该传感器可精准监测香蕉、苹果的乙烯释放量，区分果实成熟、衰老、腐烂阶段，还能实时检测模拟工业管道的乙烯泄漏，满足农业采后监测与工业安全检测需求。
三、图文导读
图1 展示仿生传感设计思路，模拟植物乙烯受体Cu⁺配位活性中心，构建Cu₂Cyt/MXene异质结构的乙烯识别与电子传递路径
图2 呈现Cu₂Cyt的牡丹状多级微观形貌，以及Cu₂Cyt/MXene复合材料的元素分布与多孔结构，为乙烯吸附提供充足位点
图4 验证传感器的传感机制、动态响应曲线，以及浓度-响应的线性拟合关系，证实痕量检测的可靠性
图6 测试传感器的选择性、机械柔性、温湿度与氧气稳定性，明确环境适应能力
图7 完成果蔬乙烯监测、工业泄漏检测的实际场景验证，落地应用可行性
四、总结
本研究成功将植物乙烯受体的生物识别原理转化为材料设计策略，研发的无贵金属、室温工作、柔性可穿戴乙烯传感器，兼具超低声检出限、快速响应、高选择性与良好机械稳定性。
该成果突破了传统乙烯传感器依赖贵金属、高温、刚性基底的技术瓶颈，为农产品采后品质实时监测、化工行业乙烯泄漏安全预警提供了全新的低成本解决方案，也为仿生气体传感器的设计与开发提供了新的研究思路。
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点击阅读原文，论文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-026-71748-7
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