微(wei)電(dian)極案例：檢(jian)測(ce)陽(yang)極呼吸(xi)希瓦(wa)氏(shi)菌的(de)抗性(xing)和彈(dan)性

本(ben)次分享(xiang)壹(yi)篇(pian)由(you)丹麥(mai)奧胡(hu)斯大(da)學(xue)研(yan)究團(tuan)隊在《Chemosphere》上(shang)發(fa)表(biao)的壹(yi)篇(pian)學(xue)術(shu)論(lun)文(wen)Examining the resistance and resilience of anode-respiring Shewanella oneidensis biohybrid using microsensors。本(ben)文是關(guan)於壹(yi)種(zhong)生物混合(he)電(dian)極(ji)（biohybrid）的(de)研究，這(zhe)種(zhong)電極由(you)Shewanella oneidensis MR1細(xi)菌培(pei)養(yang)物(wu)嵌入瓊脂基(ji)質中，並(bing)附(fu)著在石墨(mo)電(dian)極表(biao)面。生物混合(he)電(dian)極(ji)的(de)形成是為了(le)加(jia)速(su)微(wei)生(sheng)物與電極的附(fu)著，並(bing)增(zeng)加(jia)生(sheng)物膜(mo)的(de)健(jian)壯性(xing)。研究的(de)重點是了(le)解電(dian)活(huo)性(xing)生(sheng)物混(hun)合(he)電(dian)極(ji)內(nei)部的微(wei)觀(guan)化學(xue)環(huan)境(jing)。

結(jie)論(lun)：通(tong)過使(shi)用(yong)Shewanella oneidensis MR1和瓊脂水凝膠(jiao)開(kai)發(fa)的(de)生(sheng)物(wu)混合(he)電(dian)極(ji)，可(ke)以(yi)快(kuai)速(su)啟動(dong)（70-72小(xiao)時(shi)），並(bing)且具有(you)魯(lu)棒(bang)性。“氧氣(qi)壓(ya)力測(ce)試(shi)"表(biao)明，生(sheng)物(wu)混(hun)合(he)電(dian)極(ji)對(dui)氧氣(qi)暴(bao)露(lu)具有(you)高(gao)抵(di)抗(kang)力，並(bing)在電極(ji)表(biao)面附(fu)近(jin)顯(xian)示出(chu)明顯(xian)的(de)無(wu)氧區(qu)域(yu)。此外，它(ta)表(biao)現(xian)出(chu)高彈(dan)性(xing)，在5小時(shi)內(nei)恢(hui)復(fu)了(le)其(qi)全部EET效率(lv)。生(sheng)物(wu)混(hun)合(he)電(dian)極(ji)在壹(yi)個月的時間內(nei)pH梯(ti)度最大(da)為0.2個單位(wei)，顯示出(chu)穩(wen)定(ding)性，沒有(you)pH限制。這(zhe)種(zhong)定制的生物混(hun)合(he)電(dian)極(ji)可(ke)以(yi)針對(dui)特(te)定應用（如廢水處(chu)理(li)、能(neng)源生(sheng)產(chan)或化學(xue)合(he)成(cheng)）進(jin)行(xing)優化(hua)，並(bing)在可能(neng)因氧氣(qi)侵(qin)入而(er)停(ting)止電力生產的場(chang)合(he)提(ti)供優勢(shi)。

微(wei)電(dian)極技術(shu)在本(ben)文中的應用：

• 本(ben)文使用自(zi)制(zhi)的微(wei)電(dian)極來原位(wei)表(biao)征生物混(hun)合(he)電(dian)極(ji)內(nei)的氧氣(qi)和pH分布(bu)。

• 氧氣(qi)微(wei)電(dian)極用於測(ce)量(liang)生物(wu)膜(mo)頂層的(de)氧氣(qi)消耗，留下壹(yi)個無(wu)氧層，該(gai)層維(wei)持了(le)>60%的初始電(dian)流(liu)。

• pH微(wei)電(dian)極用於評(ping)估(gu)在無(wu)氧條(tiao)件(jian)下產(chan)生最高(gao)電(dian)流(liu)時(shi)電極(ji)附(fu)近(jin)的(de)pH微(wei)梯(ti)度。

• 微(wei)電(dian)極測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)表(biao)明，盡(jin)管(guan)沒有(you)強(qiang)緩(huan)沖(chong)條(tiao)件(jian)，生物(wu)混合(he)電(dian)極(ji)中的pH梯(ti)度最大(da)下降了0.2個單位(wei)。

• 微(wei)電(dian)極的測(ce)量(liang)有助(zhu)於闡(chan)明(ming)人工生物膜(mo)的(de)機(ji)理功(gong)能，並(bing)為(wei)設計(ji)未來更有效的(de)生物混(hun)合(he)電(dian)極(ji)提(ti)供了(le)巨大(da)潛(qian)力。

智感(gan)環(huan)境(jing)是(shi)國(guo)內(nei)為數(shu)較少(shao)能(neng)夠實現(xian)微(wei)電(dian)極系(xi)統開(kai)發(fa)和商(shang)業(ye)化(hua)推(tui)廣(guang)的(de)公司(si)，並(bing)創新性地推出(chu)了微(wei)電(dian)極多通(tong)道分析(xi)系(xi)統，可以(yi)同步(bu)高(gao)分辨率(lv)檢(jian)測(ce)pH、DO、Eh、H₂S等(deng)多種(zhong)指標(biao)實現(xian)了我(wo)國(guo)在該技術(shu)領域(yu)的彎(wan)道超(chao)車。Easysensor微(wei)電(dian)極的設計(ji)特(te)殊，它(ta)的穿刺能(neng)力可深入水體(ti)、生(sheng)物(wu)膜(mo)、顆(ke)粒汙(wu)泥、植物的根莖(jing)葉(ye)以(yi)及(ji)液(ye)體(ti)與固(gu)體(ti)的(de)擴(kuo)散邊(bian)界層，為(wei)微(wei)生(sheng)態和微(wei)區(qu)研(yan)究提(ti)供了(le)強(qiang)有(you)力的工具。這(zhe)款微(wei)電(dian)極的末端細(xi)至微(wei)米級(ji)別，在不破(po)壞被(bei)測(ce)對(dui)象(xiang)結(jie)構(gou)和生(sheng)理活性(xing)的前(qian)提(ti)下，快(kuai)速(su)刺入樣品內(nei)部，實現(xian)對微(wei)環(huan)境(jing)的(de)精確測(ce)量(liang)。