本研究报道了一种低成本、小型化单室微生物燃料电池（MFC）毒性生物传感器，其基于印刷电路板（PCB）和体积约120 µL的3D打印腔体制备。阳极采用PCB上的屏印碳电极，空气阴极为碳纸电极。针对光滑阳极表面微生物附着差的问题，采用飞秒激光在电极表面制备孔径40 µm的微孔阵列；该方法可在不损伤屏印电极、PCB基底和焊盘的情况下形成微...
六价铬（Cr(VI)）因强氧化性可致 DNA 损伤等严重健康危害，是优先环境污染物。传统检测方法成本高且缺乏实时监测能力，亟需低成本实时生物传感器。本研究开发基于单室微生物燃料电池（MFC）的新型生物传感器，用于连续监测 Cr(VI)。生物识别元件为工程化大肠杆菌 ChrA-ChrB-E. coli，通过引入 Cr(VI) 抗性基因...
同时监测抗菌剂对细菌代谢活性和生物膜形成的响应，对高效筛选新型抗生物膜药物至关重要。本研究构建了一种以铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）为产电菌的微生物燃料电池（MFC）生物传感器，用于研究银纳米颗粒（AgNPs）对 P. aeruginosa 细胞代谢活性和生物膜形成的影响，并与传统结晶紫染色法进行比较。...
城市污水管道广泛存在，污水可作为微生物燃料电池（MFC）的可再生电力燃料。本文提出一种可接入污水管道的集成微生物燃料电池管道（MFCP），使其在家庭污水处理设施中同时作为有机含量生物传感器和能量收集装置。MFCP采用管道状陶土基膜作为结构支撑和隔膜，阳极与阴极分别附着在陶土膜内、外表面，并使用Co-MnO2催化剂提升阴极性能。实验表...
本研究提出利用自供电微生物燃料电池（MFC）生物传感器检测废水中的生物毒性。针对现有 MFC 生物传感器难以区分不同污染物的问题，作者利用阳极生物膜的适应性，将电活性细菌（EAB）在三维多孔碳毡阳极上培养，并在培养过程中加入模型毒物，形成对特定毒物具有耐受性的阳极生物膜。研究以 Pb2+ 和新霉素硫酸盐（NS）为模型毒物，在 MFC...
以阳极为传感元件的微生物燃料电池（MFC）生物传感器在有机物浓度低或显著波动时往往不稳定。为克服该限制，本文提出毛细作用辅助的碳源递送系统，用于在碳匮乏环境（如饮用水）中维持阳极传感MFC的稳定运行。研究比较了聚酯、棉、丝和尼龙线在不同储液构型下被动输送40 g/L醋酸钠溶液的性能，确定丝线横向储液构型最适合稳定、可控地递送碳源。将...
生化需氧量（BOD）是评价水和废水质量的关键参数，其中五日生化需氧量（BOD5）表示好氧微生物在5天内氧化可生物降解有机物所消耗的氧量。本研究旨在利用微生物燃料电池（MFC）缩短BOD5测定时间。作者基于单室空气阴极MFC产生的电压/电流数据，构建多层感知机人工神经网络（ANN/MLP），分别采用直接预测BOD5和先预测后续电压再积...
碳纤维（CFs）具有微米级直径、高硬度、高强度、轻质、耐化学腐蚀和耐高温等优异性能，在生物电化学领域具有重要应用价值。本文系统综述了碳纤维的前驱体及其制备工艺，重点介绍聚丙烯腈（PAN）、沥青（bitumen）和木质素（lignin）三类前驱体的来源、纺丝与碳化过程及性能差异。随后，文章总结了碳纤维在生物电化学系统（BESs）中的应...
实时水质监测传感器对保障水环境安全至关重要。传统方法如酶联免疫吸附试验（ELISA）、液相色谱、质谱、发光筛选、表面等离子共振（SPR）及活体生物指示剂，往往耗时、依赖昂贵设备或专用实验室，且响应速度受限。微生物燃料电池（MFC）因成本低、可自维持、输出直流电并能实时响应，已被用于水毒性监测。本文报道一种微尺度MFC生物传感器，用于...
公共游泳池（PSP）水中的总有机碳（TOC）需在线监测以保障公共卫生。针对传统微生物燃料电池生物传感器（MFC-biosensor）开环预测稳定性差、难以捕捉污染物瞬态变化的不足，本文基于实验数据、动力学模型辨识、控制论以及数字与实时仿真，设计了一种具有闭环结构的创新 MFC 生物传感器控制系统，用于 PSP 水 TOC 动态特性的...
生化需氧量（BOD）是评价水质的重要指标。自日本学者 Karube 于 1977 年首次报道基于微生物的 BOD 传感器以来，40 余年间，基于多种微生物细胞的 BOD 生物传感器在原理、材料和实际应用方面不断积累，已形成相对独立的生物技术方向。传统 BOD5 测定需 5 天，难以满足实时监测需求；微生物生物传感器可将测定时间缩短百...
基于微生物燃料电池（MFC）的生物传感器为原位、即时监测底物浓度提供了创新方法，其以生物阳极为传感元件。本研究考察了含 Pb2+ 条件下 MFC 生物传感器在不同水力停留时间（HRT，0.5、1 和 2 d）下的性能。结果表明，功率密度随 HRT 降低而增加，在 HRT 为 1 d 时获得最高功率密度 597 mW/m2。MFC 系...
微生物生物膜因对常规抗生素和清洁程序具有内在抗性，并能牢固附着于表面造成持续污染，在医疗、食品和工业领域引发严重关注。这些问题促使研究者开发新方法研究生物膜形成动力学、理解其对不同化学和物理处理的响应，并通过高通量筛选识别生物膜特异性药物。同时，微生物生物膜也可作为基于细胞的传感器中的传感元件，利用其强表面黏附特性。本文作为视角综述...
苯酚是化学工业废水中常见的污染物，易经皮肤和黏膜吸收，对健康和环境构成潜在威胁。本研究制备了一种双室微生物燃料电池（MFC）生物传感器，用于检测苯酚。将不同浓度苯酚（100、250、500 和 1000 mg/L）作为唯一底物加入 MFC，并测量输出电压变化。加入上述浓度后，最大输出电压分别为 360±10 mV、395±8 mV、...
基于微生物燃料电池（MFC）的生物传感器已在实验室中用于实时水质生物监测，但缺乏现场验证。本研究报道了一种用于实时监测受金属污染溪流水质变化的MFC生物传感器的长期性能。传感器先在实验室启动，随后部署于加拿大安大略省Sudbury一处活跃矿区附近的溪流中。根据相对于矿区排放口的位置，选择上游（重金属浓度最低）、中点和下游三个点位安装...
本研究将单室空气阴极微生物燃料电池（MFC）用作生物传感器，用于测定含大量悬浮和/或缓慢可生物降解有机物的真实废水的生化需氧量（BOD）。方法采用批式进样，连续记录外电路电压，并计算有机质生物降解过程中获得的总电荷Q。研究分析了仅含可溶性易降解底物的乙酸盐和蛋白胨样品、含悬浮和胶体有机物的玉米淀粉与牛奶样品，以及真实生活污水和啤酒厂...
电活性生物膜（EAB）除用于污水处理和能源生产外，还可作为生物传感器中的敏感生物元件，在无需外加介体的情况下通过输出电信号监测水质。近年来，EAB 基生物传感器被用于特定污染物检测，尤其是生化需氧量（BOD）检测，以及复合污染物早期预警。本文基于对 140 余篇相关文献的综合综述，阐明 EAB 如何产生并输出电信号，如何评估与提升其...
基于微生物燃料电池（MFC）的实时毒性检测通常依赖电流或电压变化，而电化学阻抗谱（EIS）虽可提供内部状态信息，但具有侵入性、扰动性、耗时，并可能影响长期性能。本研究提出一种软传感器方法，作为非侵入式实时手段，在毒性监测过程中评估MFC生物传感器的内部状态。该方法通过数值参数估计实时估算等效电路模型（ECM）参数。流式无膜MFC生物...
基于生物电化学系统（BES）的有机传感生物传感器已受到长期关注，但由于系统尺度不同，目前缺乏统一标准直接评价其性能。本文首次提出归一化最大检测范围（NMDR）和归一化传感时间（NST）可作为 BES 有机传感生物传感器的两项评价准则，并系统考察了近期出现、尺度相对较大的人工湿地-微生物燃料电池（CW-MFC）。研究评估了生物阴极形成...
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 ...