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基于扫描电化学显微镜的微生物电化学研究进展
田晓春 , 李祎頔 , 潘琴 , 赵峰
doi:  10.19756/j.issn.0253-3820.211187
微生物是自然界中广泛存在的生命体,它们通过呼吸代谢转化碳水化合物并产生能量的过程与电子转移密切相关,在元素的生物地球化学循环与物质能量转化过程中发挥着关键作用。因此,微生物电化学的原理及其应用近年来备受关注。电化学及其联用技术能够从电子转移层面揭示微生物/非生物界面物质和能量转化机制,是直接、有效的分析手段。其中,扫描电化学显微镜(Scanning electrochemical microscopy,SECM)是一种基于氧化还原反应的空间成像技术,可以原位监测微区环境中的电化学反应信号,具有灵敏高、空间分辨率高等优点。SECM在微观层面揭示微生物电子传递机制方面也发挥了重要作用,涵括了原位监测微生物呼吸活性、产电能力以及生物膜的微区环境(如pH、溶解氧、H2O2浓度)等。本文基于SECM工作原理,详细阐述了其在微生物电子传递机制方面的研究进展,归纳总结了微生物电化学在微生物芯片、生物电化学系统、金属腐蚀等领域的应用潜力,并基于SECM的拓展技术,展望了微生物电化学的发展趋势以及所面临的机遇和挑战。
关键词: 微生物, 扫描电化学显微镜, 微生物电化学, 电子传递, 生物膜, 生物电化学系统, 评述