1、針對(duì)目前基于微生物電化學(xué)系統(tǒng)(Bioelectrochemical system，BES)的傳感器響應(yīng)時(shí)間長，干擾因素多的缺點(diǎn)，本文結(jié)合微生物三電極體系(Microbialthree-electrode cell，M3C)與微流控芯片構(gòu)建一個(gè)基于M3C的微流控傳感芯片，以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的快速響應(yīng)同時(shí)提高輸出信號(hào)的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。
　　首先，設(shè)計(jì)組裝了一個(gè)體積為3μL的基于M3C的微流控芯片。該芯片利用徼通道中的層流分隔工作電極與參比電極

2、，實(shí)現(xiàn)了微通道與M3C的整合。經(jīng)開路電勢測定，該體系中Ag/AgCl參比電極的電勢穩(wěn)定在0.275 V。同時(shí)，利用[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-對(duì)參比電極的電勢進(jìn)行校準(zhǔn)，結(jié)果與開路電勢測定一致。
　　然后，在該微流控芯片中考察了Geobacter sulfurreducens和Shewanellaoneidensis MR-1兩種模型電化學(xué)活性細(xì)菌的生長情況。結(jié)果表明S.oneidensisMR-1無法在金電極表面

3、生長，最終選擇G.sulfurreducens作為該芯片的生物感應(yīng)元件。進(jìn)而根據(jù)G.sulfurreducens與金電極之間的電子傳遞機(jī)制和Ag/AgCl參比電極在不同工作電勢下的運(yùn)行壽命，優(yōu)化確定了最佳啟動(dòng)電勢。在最佳啟動(dòng)電勢條件下用G.sulfurreducens接種芯片并運(yùn)行，結(jié)果顯示運(yùn)行30天之后Ag/AgCl參比電極的開路電勢與運(yùn)行前相比的變化僅為0.7％。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該芯片成功實(shí)現(xiàn)了M3C和微流控芯片的整合，并具有良好的

4、運(yùn)行穩(wěn)定性。
　　在選定G.sulfurreducens作為電化學(xué)活性細(xì)菌并成功啟動(dòng)該芯片后，以同樣接種G.sulfurreducens的毫升級(jí)M3C作為對(duì)照組，從電流密度、起始電位和中點(diǎn)電位等方面對(duì)其性能進(jìn)行了考察。結(jié)果表明該芯片與對(duì)照組以及文獻(xiàn)中報(bào)道的M3C具有相近的性能。由此證明本文構(gòu)建的基于M3C的微流控芯片能在微升級(jí)的尺度上實(shí)現(xiàn)毫升級(jí)M3C的功能。
　　最后，基于M3C的微流控芯片被應(yīng)用于生物毒性物質(zhì)的傳感研究。以

5、幾種常見的電子受體、電子介體為傳感物質(zhì)對(duì)該芯片的傳感性能進(jìn)行初步評(píng)價(jià)，結(jié)果表明該芯片的響應(yīng)時(shí)間小于10分鐘，并且輸出信號(hào)具有良好的穩(wěn)定性。隨后研究了典型生物毒性物質(zhì)（Cu2+、抗生素和甲醛）在該傳感芯片中的響應(yīng)規(guī)律，結(jié)果表明0.3-7 ppm Cu2+和0.01-0.1％甲醛能對(duì)G.sulfurreducens產(chǎn)生抑制作用?？股兀^孢拉定、紅霉素）對(duì)G.sulfurreducens不產(chǎn)生抑制作用。而且輸入輸出信號(hào)在一定的濃度區(qū)間呈現(xiàn)良