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FESE | 封面报道: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
发布时间: 来源: 高教学术公众号

  原文链接(点击“阅读原文”直接获取)

  https://journal.hep.com.cn/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:

  jiangyongchange@163.com

  liangpeng@tsinghuaedu.cn

  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.fafu.edu.cn/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。

期刊简介

《前沿》系列英文学术期刊

  由教育部主管、高等教育出版社主办的《前沿》(Frontiers)系列英文学术期刊,于2006年正式创刊,以网络版和印刷版向全球发行。系列期刊包括基础科学、生命科学、工程技术和人文社会科学四个主题,是我国覆盖学科最广泛的英文学术期刊群,其中13种被SCI收录,其他也被A&HCI、Ei、MEDLINE或相应学科国际权威检索系统收录,具有一定的国际学术影响力。系列期刊采用在线优先出版方式,保证文章以最快速度发表。

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责任编辑:施惠文

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