本研究建立酵母微生物燃料电池（MFC）作为生物传感器，用于环境水体中溶解氧（DO）浓度的原位监测，其中酵母和葡萄糖底物分别作为生物催化剂和燃料。研究考虑了温度、pH和电导率等多种环境因素。首先在外部电阻1000 Ω条件下，用不同DO浓度（0–8 mg/L）的蒸馏水测试传感器性能，DO与电流密度呈非线性（指数）关系。随后在不同环境条件...
铜污染对水环境构成严重威胁，但原位铜监测方法仍缺乏。本研究对大肠杆菌 Rosetta 进行遗传改造，分别以 T7 启动子（Pt7）和 CusC 启动子（PcusC）驱动表达孔蛋白 OprF 和核黄素合成基因 ribB，使菌株能够合成孔蛋白并感应 Cu2+ 以产生核黄素。该工程菌膜通透性提高，核黄素产量（1.45–3.56 μM）与 ...
三磷酸腺苷（ATP）在能量代谢和细胞外嘌呤能信号中起关键作用。本文首次报道了一种由简便、高效的无模板电沉积制备的三维双金属 Au/Pt 纳米花修饰 ATP 微电极生物传感器，实现了细胞 ATP 分泌的局部检测。该 ATP 生物传感器通过共固定葡萄糖氧化酶（GOx）和己糖激酶（HEX）构建，具有长期稳定性（4 ℃ 保存 14 天后仍保...
浅层地下水井是许多农村和城郊社区的主要饮用水源，但易受粪便污染。在线监测井水质量有助于评估健康风险。微生物燃料电池（MFC）可利用粪便污染中的有机物发电，因而适合作为低成本生物传感器。本研究评估了四种 MFC 构型在地下水井不同区域用于监测粪便污染事件的适用性，包括沉积物/主体液体（SED/BL）、沉积物/沉积物（SED/SED）、...
生化需氧量（BOD）是水质评价的常用指标。传统生物电化学BOD传感器因阳极反应需厌氧条件，通常采用封闭型结构，难以直接用于曝气池等好氧环境。本研究设计了一种新型开放式生物电化学BOD传感器（iBOB），将无防氧保护的开放式阳极直接插入间歇曝气的畜禽废水罐中，并用恒电位仪控制阳极电位。该传感器在曝气与非曝气阶段均能产生相近电流，且电流...
本文开发了一种可潜水微生物燃料电池（SBMFC）生物传感器，用于环境水体中溶解氧（DO）的原位实时监测。该传感器以家庭污水作为唯一燃料和接种物，无需外部电源。首先在不同 DO 水平的自来水中考察其性能：在 1000 Ω 外阻下，电流密度（5.6±0.5–462.2±0.5 mA/m2）随 DO 浓度线性增加至 8.8±0.3 mg/...
本文提出一种地下生物电化学系统（BES）生物传感器的概念验证，用于监测通过胞外电子传递发生的微生物呼吸。系统包含开源三通道微控制器单元（MCU）恒电位仪，可进行时电流法测量；实验室测试显示其精度在0.95±0.58%（95%置信限）内与商业恒电位仪相当。该恒电位仪可耐受-30℃，成本约600美元，适合野外大规模部署。MCU恒电位仪与...
本研究开发了一种壁式射流型微生物燃料电池（MFC）生物传感器，用于原位监测厌氧消化（AD）过程。该传感器以固定化电活性生物膜为识别元件，具有便携、样品流通水力停留时间短、便于连续运行等特点。MFC被安装于小型上流式厌氧固定床（UAFB）反应器的循环回路中，与pH探头和沼气流量计联用，实时监测发酵液pH和沼气流量。实验通过改变进料浓度...
本研究开发了一种基于可浸没微生物燃料电池（SUMFC）的生物传感器，用于原位监测地下水中微生物活性与生化需氧量（BOD）。阳极是否形成生物膜是传感器适用的关键：新鲜阳极用于微生物活性测定，而生物膜阳极用于BOD测定。配备生物膜阳极的SUMFC电流密度与BOD呈线性关系，最高可达250 mg/L（约233±1 mA/m²），响应时间<...
本研究制备并测试了一种用于泪液非侵入性生物监测的软性隐形眼镜生物传感器（SCL-biosensor）。该传感器在聚二甲基硅氧烷（PDMS）隐形眼镜表面构建酶固定化电极，采用功能聚合物微加工技术，以PDMS和2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱（MPC）聚合物为主要材料。体外表征显示，输出电流与葡萄糖浓度在0.03–5.0 mmol·L−1范...
生物需氧量（BOD）是评估水中污染物有机质含量最常用的指标，但传统 BOD 测定耗时长、劳动密集且为离线检测。本研究基于微生物燃料电池（MFC）原理开发了一种 BOD 生物传感器，用于对家庭污水中可生物降解有机碳含量进行在线和原位监测。在 22±2 °C、电导率 1.53±0.04 mS/cm、pH 6.9±0.1 条件下，含 BO...
本文探索基于微生物燃料电池（MFC）的传感方法，以获取原位监测底物浓度和微生物呼吸速率的有用信息。在柱状系统中，脱硫弧菌（Geobacter sulfurreducens）利用外部电子受体（电极）代谢乙酸，并监测电流产生。电流产生与主体相乙酸浓度呈镜像关系，建立了电流值（0–0.30 mA）与乙酸浓度（0–2.3 mM）之间的相关性...