微電極案例：檢測陽極呼吸希瓦氏菌的抗性和彈性

本次分享一篇由丹麥奧胡斯大學研究團隊在《Chemosphere》上發表的一篇學術論文Examining the resistance and resilience of anode-respiring Shewanella oneidensis biohybrid using microsensors。本文是關于一種生物混合電極（biohybrid）的研究，這種電極由Shewanella oneidensis MR1細菌培養物嵌入瓊脂基質中，并附著在石墨電極表面。生物混合電極的形成是為了加速微生物與電極的附著，并增加生物膜的健壯性。研究的重點是了解電活性生物混合電極內部的微觀化學環境。

結論：通過使用Shewanella oneidensis MR1和瓊脂水凝膠開發的生物混合電極，可以快速啟動（70-72小時），并且具有魯棒性。“氧氣壓力測試"表明，生物混合電極對氧氣暴露具有高抵抗力，并在電極表面附近顯示出明顯的無氧區域。此外，它表現出高彈性，在5小時內恢復了其全部EET效率。生物混合電極在一個月的時間內pH梯度最大為0.2個單位，顯示出穩定性，沒有pH限制。這種定制的生物混合電極可以針對特定應用（如廢水處理、能源生產或化學合成）進行優化，并在可能因氧氣侵入而停止電力生產的場合提供優勢。

微電極技術在本文中的應用：

• 本文使用自制的微電極來原位表征生物混合電極內的氧氣和pH分布。

• 氧氣微電極用于測量生物膜頂層的氧氣消耗，留下一個無氧層，該層維持了>60%的初始電流。

• pH微電極用于評估在無氧條件下產生最高電流時電極附近的pH微梯度。

• 微電極測量結果表明，盡管沒有強緩沖條件，生物混合電極中的pH梯度最大下降了0.2個單位。

• 微電極的測量有助于闡明人工生物膜的機理功能，并為設計未來更有效的生物混合電極提供了巨大潛力。

智感環境是國內為數較少能夠實現微電極系統開發和商業化推廣的公司，并創新性地推出了微電極多通道分析系統，可以同步高分辨率檢測pH、DO、Eh、H₂S等多種指標實現了我國在該技術領域的彎道超車。Easysensor微電極的設計特殊，它的穿刺能力可深入水體、生物膜、顆粒污泥、植物的根莖葉以及液體與固體的擴散邊界層，為微生態和微區研究提供了強有力的工具。這款微電極的末端細至微米級別，在不破壞被測對象結構和生理活性的前提下，快速刺入樣品內部，實現對微環境的精確測量。