微电极案例：检测阳极呼吸希瓦氏菌的抗性和弹性

本次分享一篇由丹麦奥胡斯大学研究团队在《Chemosphere》上发表的一篇学术论文Examining the resistance and resilience of anode-respiring Shewanella oneidensis biohybrid using microsensors。本文是关于一种生物混合电极（biohybrid）的研究，这种电极由Shewanella oneidensis MR1细菌培养物嵌入琼脂基质中，并附着在石墨电极表面。生物混合电极的形成是为了加速微生物与电极的附着，并增加生物膜的健壮性。研究的重点是了解电活性生物混合电极内部的微观化学环境。

结论：通过使用Shewanella oneidensis MR1和琼脂水凝胶开发的生物混合电极，可以快速启动（70-72小时），并且具有鲁棒性。“氧气压力测试"表明，生物混合电极对氧气暴露具有高抵抗力，并在电极表面附近显示出明显的无氧区域。此外，它表现出高弹性，在5小时内恢复了其全部EET效率。生物混合电极在一个月的时间内pH梯度最大为0.2个单位，显示出稳定性，没有pH限制。这种定制的生物混合电极可以针对特定应用（如废水处理、能源生产或化学合成）进行优化，并在可能因氧气侵入而停止电力生产的场合提供优势。

微电极技术在本文中的应用：

• 本文使用自制的微电极来原位表征生物混合电极内的氧气和pH分布。

• 氧气微电极用于测量生物膜顶层的氧气消耗，留下一个无氧层，该层维持了>60%的初始电流。

• pH微电极用于评估在无氧条件下产生最高电流时电极附近的pH微梯度。

• 微电极测量结果表明，尽管没有强缓冲条件，生物混合电极中的pH梯度最大下降了0.2个单位。

• 微电极的测量有助于阐明人工生物膜的机理功能，并为设计未来更有效的生物混合电极提供了巨大潜力。

智感环境是国内为数较少能够实现微电极系统开发和商业化推广的公司，并创新性地推出了微电极多通道分析系统，可以同步高分辨率检测pH、DO、Eh、H₂S等多种指标实现了我国在该技术领域的弯道超车。Easysensor微电极的设计特殊，它的穿刺能力可深入水体、生物膜、颗粒污泥、植物的根茎叶以及液体与固体的扩散边界层，为微生态和微区研究提供了强有力的工具。这款微电极的末端细至微米级别，在不破坏被测对象结构和生理活性的前提下，快速刺入样品内部，实现对微环境的精确测量。