微电极研究系统

基于O2和N2O微电极传感器的微剖面测量，研究了慢性铜绿假单胞菌感染患者的痰标本由离痰表面约3mm以下的上含氧区和下缺氧区组成（图1所示）。 细菌常数的一氧化二氮主要是局限于低氧区，一氧化二氮的最大平均浓度为41.8μm。无感染的囊性纤维化患者的对照痰标本中N2O明显减少。N2O是反硝化途径中的一个中间体，数据表明，铜绿假单胞菌具有较强的反硝化能力，当没有O2时，是可以通过反硝化作用获得生长所需的能量。利用Unisense微电极传感器获得高空间分辨率的O2和N2O浓度梯度，可以探索痰液中的微环境，首次在感染囊性纤维化患者的临床样本中证实了N2O的产生。

研究人员在琼脂固化培养基上生长的铜绿假单胞菌 PA14菌落生物膜模型中完成了氧气和氧化还原电位的原位分析。生物膜中氧的测试使用了unisense公司生产的尖端好直径为25μm的氧微电极（OX-25）。细胞外的氧化还原电势的测量使用了Unisense氧化还原微电极（其前端直径为25μm (RD-25）和参比电极（REF-RM）。研究铜绿假单胞菌PA14，是一种革兰氏阴性病原体，涉及肺部感染等。利用SensorTrace 剖面分析软件进行数据采集和分析。分析获得的数据表明，细菌利用氧气和吩嗪作为电子受体取决于生物膜的深度，而氧气是首选的。生物膜缺氧区的吩嗪类药物的减少可能有助于细菌的存活，这可能是找到一种新的治疗策略的重要发现。

主要讨论了根系分泌物对土壤中的碳的保护作用，研究过程中应用unisense氧气微电极对根际周围加入不同的渗入液（草酸、葡萄糖等）后对应的氧浓度剖面分布进行了测试，从而确定了根系分泌物对根际微区微生物呼吸速率的影响。获得的氧浓度剖面表明了草酸的加入显著降低了周围土壤微生物对O2的应用的有效性，其影响的最高深度可达5mm，而葡萄糖和乙酸的添加量则局限在1.5 mm处。草酸处理中的土壤内的微生物呼吸作用超过使用葡萄糖的效果。这也进一步了解根际碳矿化的加速(即启动效应)是否是由渗出物从保护性的矿物-有机结合中释放碳的能力所促进。并发现了一种由根、根相关的真菌和细菌产生的有机酸（草酸），具有较强的金属络合能力，对微生物的生物能利用有限。根际上述的相关实验结构，研究人员发现一种常见的根分泌物草酸会促进使有机化合物从与矿物的保护性联系中释放出来而造成的碳损失。而通过加强微生物与以前的矿物保护化合物，这种间接机制会加速碳损失的过程，该研究结果也为“启动”现象背后的生物-非生物耦合机制提供了一些见解，并挑战了关于矿物质相关的碳是受微生物保护的假设机制

应用unisense氢气微电极传感器，在兔子尺骨骨折模型中监测骨折固定系统的Mg植入体降解情况。有趣的是骨髓中的H2浓度比H2饱和水溶液高82%。这表明原位生成的H2被困在骨髓中，骨的渗透性低于周围组织。在兔皮肤上也检测到H2证明了H2传感器能够监测薄层组织下Mg合金植入体材料的降解过程。H2传感技术有望作为一种监测镁合金体内降解的工具，并能更系统地建立体外实验临床评价不同H2浓度对成骨相关细胞类型的影响。