FESE: 2022年第八期发表封面文章 抗生素/石墨复合电极提升电化学活性生物膜传感器灵敏度

https://journal./fese/EN/10.1007/s11783-022-1518-7

文章出版：Front. Environ. Sci. Eng. 2022, 16(8): 97

原文信息

题目：

An antibiotic composite electrode for improving the sensitivity of electrochemically active biofilm biosensor

作者：

Shuyi Wang¹, Xiang Qi¹, Yong Jiang (✉)², Panpan Liu³, Wen Hao¹, Jinbin Han¹, Peng Liang (✉)¹

作者单位：

1 Tsinghua University, China

2 Fujian Agriculture and Forestry University, China

3 Zhengzhou University, China

通讯作者邮箱：

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关键词：

AZM@GP composite electrode (阿奇霉素/石墨复合电极);

EAB-biosensor (电化学活性生物膜传感器);

Water quality early-warning (水质预警)

文章亮点

· 构建配备阿奇霉素/石墨复合电极的EAB生物传感器；

· 阿奇霉素0.5%剂量可提升传感器的灵敏度；

· 阿奇霉素提高地杆菌的相对丰度；

· 阿奇霉素削减电活性生物膜的厚度。

文章简介

水质监测是保障水生态环境安全的有效措施；生物传感器可表征水环境污染物的生物学效应。其中，电化学活性生物膜（EAB）传感器可自发产生电信号，受到了水质监测领域研究者的广泛研究。灵敏度是EAB生物传感器性能的一个主要指标。已有报道通过操作条件优化，装置设计，传质强化，EAB菌群结构调控等方式提高灵敏度。然而，这些方式均局限于特定研究情景，尚缺乏实际工程推广的可行性。针对水体连续流动的水质监测过程，本文使用特定剂量的阿奇霉素(AZM)抑制非电活性微生物生长，控制EAB厚度，改善电信号传递及物质传质过程，提高EAB生物传感器灵敏度。

本研究使用AZM和石墨粉(GP)，构建新型复合电极，提高EAB生物传感器的灵敏度。主要结论如下：

（1）制备系列AZM@GP复合电极，发现0.5%的AZM剂量有利于提高EAB生物传感器的性能：启动时间从35天减少至27天，对甲醛毒性的灵敏度提升30%-65%。

（2）表征生物膜形态和微生物群落，发现灵敏度提升的原因是：EAB厚度削减；地杆菌丰度提高。

 文章摘要图

编委点评

电化学活性生物膜传感器是一种维护简单、成本低廉的在线水质监测技术。实现电极生物膜的快速、标准化、可重复制备，保证传感器的可重复性和高灵敏度是推进该技术实用化的关键。本文制备了一种新型的抗生素/石墨复合电极，有效缩短传感器启动时间，提高灵敏度，揭示抗生素对电极生物膜形貌和菌群结构的影响，对相关研究具有一定参考价值。

编者 | 蔡佳仪

点评 | 蒋永

致  谢

蒋永，男，福建农林大学资源与环境学院副教授，FESE青年编委。主要从事微生物电化学技术。主持国家自然科学基金等项目，第一/通讯作者在Engineering，Water Research等杂志发表论文30余篇。课题组网页：

http://teacher./zhcy/jy1/list.htm。

蔡佳仪，女，27岁，福建农林大学资源与环境学院2020级环境科学与工程专业硕士生，导师为蒋永副教授，研究方向为微生物电化学传感器。

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