Name: 폐수 유래 전기 활성 미생물 생물막: 성장, 유지 관리 및 기본 특성화 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-12-29T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 58 s
Description: 배우세요 폐수 유래 전기 활성 미생물 생물막의 성장 및 유지 관리 방법을. 순환 전압 전류법과 크로노암페로메트리를 활용하여 세포외 전자 전달 메커니즘을 특성화하고, 미생물 전기화학 시스템의 효율을 극대화하는 핵심 기술을 습득하세요.

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F.H.는 BMBF(Research Award "Next generation biotechnological processes - Biotechnology 2020+")와 Helmholtz-Association(Young Investigators Group)의 지원을 인정합니다.

바이오전기화학적 유가식 반응기의 선택 절차는 기질 및 무산소 조건의 선택으로 인해 매우 구체적이기 때문에 입증된 예에서 멸균 조건에서 작업할 필요가 없습니다.
1. 성장 배지의 준비
<ol>
	<li>Kim et al.에 따라 인산염 완충액을 사용하여 적절한 양의 성장 배지를 준비한다.도 13(표 1 참조). 여기서, 아세트산나트륨(10mM)이 기질로서 작용하고 있다. 이 기사에서 사용된 성장 배지는 하나의 예일 뿐이며 실험 목적에 따라 구성 요소가 다를 수 있습니다.</li>
	<li>성장 배지 20ml당 1ml의 1차 폐수를 접종물로 추가합니다. 폐수 표본은 기계적인 여과 (예를 들면 숫자 2를 보십시오) 후에 도시 폐수 처리장에서 가지고 가고 4 °C. 에 닫히는 콘테이너에 있는 사용법까지 3 달까지 저장될 수 있습니다
	(참고: 실험의 목적에 따라 정확한 초기 세포 수가 중요할 수 있으므로 이를 결정해야 합니다. 시연된 예에서, 생물막이 정상 상태 조건에 도달하기 때문에 초기 세포 수는 중요하지 않습니다.)</li>
	<li>배지에 바늘을 삽입하고 질소 흐름을 켜서 접종물을 포함한 배지를 질소로 최소 30분 동안 세척하여 탈기시킵니다.흐름은 매체의 완전한 혼합을 관찰할 수 있을 만큼 충분히 강해야 합니다. 
	(참고: 매체의 부피에 따라 탈기 시간을 연장하는 것도 고려해야 합니다. 탈기 설정 중 유가식 반응기(단계 2.1-2.2))</li>
</ol>
2. Fed-batch 반응기 설정
<ol>
	<li>적절한 반응기 용기를 가져 가라.- 여기서는 수정 된 4 넥 250ml 둥근 바닥 플라스크가 사용됩니다 . 
	(참고: 일반적으로 용기에는 최소 4개의 흡입구가 있어야 합니다. 이는 3개의 전극과 샘플링/매체 교환에 필요합니다. 샘플링 또는 매체 변화로 인해 반응기가 정기적으로 열릴 때 생산된 가스량을 무시할 수 있으며, 그렇지 않으면 버블 카운터를 설치해야 합니다. 원치 않는 광방성 성장을 피하기 위해 반응기는 직사광선 노출로부터 차폐되어야 합니다.)</li>
	<li>3전극 설정(자세한 내용은 그림 3 및 섹션 3 참조)의 경우 기준 전극(RE)(여기서는 Ag/AgCl, sat. KCl, 0.197V 대 SHE), 작동 전극(WE) 및 상대 전극(CE)을 실리콘 플러그를 통한 개별 입구를 통해 플라스크에 배치합니다(밀폐 밀폐. 
	(참고: WE 및 CE 흑연 막대가 사용됩니다. 전극의 와이어는 실리콘 플러그를 통해 당겨져 외부에 고정됩니다. 기준 전극은 뚫린 구멍을 통해 실리콘 플러그를 통해 삽입됩니다. 단락을 방지하려면 교반 또는 매체 재순환 중에도 전극의 물리적 접촉이 없는지 확인하십시오. 매체 용액으로 완전히 덮인 전극을 놓습니다. 밀봉을 위해 모든 흡입구의 실리콘 플러그를 파라필름으로 감쌉니다.)</li>
	<li>질소로 플러시하면서 샘플링 포트를 통해 접종물(여기서는 250ml)을 포함한 성장 배지를 반응기에 붓습니다.</li>
	<li>실리콘 플러그로 마지막 흡입구를 닫고 밀폐하여 밀봉하십시오. 참고: 미량의 산소는 혼합 종 생물막에 해를 끼치지 않습니다. 그들은 낮은 수준의 산소를 견딜 수 있고 심지어 소비할 수 있으며, 이로 인해 CE가 감소할 수 있습니다.</li>
</ol>
3. 크로노암페로메트릭 생물막 성장
<ol>
	<li>전극을 전위차 조절기의 해당 케이블에 연결합니다. 용기를 온도 조절 챔버에 놓고, 여기서는 35 ° C가 사용됩니다31, 일정한 환경 조건을 보장하기 위해.</li>
	<li>소프트웨어를 열어 전위차도를 제어하고 기술을 선택하십시오 : 크로노 암페로메트리 (Chronoamperometry). 예를 들어 매개 변수를 다음과 같이 설정하십시오 : 500 시간 (≈ 20 일)의 기간 동안 0.2 V (Ag / AgCl 대비)의 일정한 전위 EWE. 전류는 매분마다 시간 단계 dti로 기록됩니다. 
	참고: 적용된 전위의 선택은 연구된 시스템/미생물에 따라 다릅니다. 일반적으로 양극 공정은 양의 전위에서, 음극 공정은 음의 전위에서 연구됩니다. 또한 전자 공여체/수용체의 표준 전위와 예상되는 미생물 전자 전달 부위의 공식 전위로부터 적절한 전위를 추론할 수 있으며, 여기에서 시작점으로 최근 문헌을 참조하십시오.</li>
	<li>크로노암페롬 측정을 시작합니다. 시간 경과에 따른 측정된 전류의 그래프는 소프트웨어에 의해 표시되며, 관찰된 최대 전류(imax)는 섹션 4 및 5에서 논의된 바와 같이 중요한 온라인 매개변수입니다. </li>
</ol>
4. 생물막 유지 관리
<ol>
	<li>환경 조건(예: 온도)에 따라 산화 전류가 흐르기 시작하여 안정기에 도달합니다(그림 4 참조). 다시 제로 전류에 도달한 후 크로노암페어 측정을 일시 중지하고 중간 용액을 보충합니다. 더 빠른 생물막 성장을 위해 최대 전류의 고원에 도달한 직후 매체를 교체하십시오. 샘플링 포트를 열고 얇은 생물막을 파괴하지 않고 조심스럽게 매체를 배출합니다. 매체를 다시 채우는 동안 질소로 다시 플러시합니다. 샘플링 포트를 닫고 밀폐하십시오.</li>
	<li>최대 산화 전류가 정상 상태에 도달할 때까지 4.1단계의 절차를 반복합니다(그림 4 참조). 
	(참고: 상수 imax는 안정적인 정상 상태 생물막 형성을 나타내는 것으로 여겨집니다.)</li>
	<li>기질 분석을 위해 신선 및 교환된 배지 용액의 1ml 샘플을 채취합니다(예: HPLC). 초기 기질(아세테이트) 농도(c0)와 나머지 기질 용액(c1)의 농도는 이후에 효율성 계산에 필요합니다(데이터 분석 섹션 참조). 
	참고: 예를 들어 추가 기질 소비로 인한 변경되지 않은 결과를 얻으려면 기질 샘플을 즉시 분석하십시오. 이것이 불가능할 경우 샘플을 최소 -18°C의 냉동고에 한 달 이상 보관하지 마십시오.)</li>
</ol>
5. EET 연구를 위한 순환 전압전류법 적용
<ol>
	<li>표시된 대로 전류 흐름의 최대값과 최소값에서 순환 전압전류법을 수행합니다(그림 4). 관심 질문에 따라 CV는 일반적으로 시스템이 안정적인 상태에 도달했을 때 수행되어 비슷한 결과를 얻습니다. (참고: 전류의 생성은 턴오버 조건이라고 하며 기판의 미생물 산화 및 후속 전자 전달과 관련이 있습니다. 미생물 생체 전기 촉매; 비턴오버 CV는 CA에서 (거의) 제로 전류 흐름에서 수행됩니다.)</li>
	<li>전위차도 제어 소프트웨어에서 기술을 선택하십시오 : 순환 전압 전류법, 그리고 여기에 적절한 매개 변수를 설정하십시오 (예 : 스캔 속도 v = d E / d t 1 mV / sec의 스캔 속도 v = dE / dt 0.3 V 대 RE에서 0.3 V 대 RE의 시작 전위 E2 = Ei -0.5 V. 
참고: 순환 전압전류법을 사용할 때 WE에서 적용된 전압은 전위차도에 의해 시간에 따라 선형적으로 변경됩니다(그림 5 참조).- 상자 2는 실험 매개변수 선택 및 문제 해결을 위한 기본 규칙을 제공합니다.</li>
	<li>순환 전압주사법을 시작하고 재현 가능한 CV를 수행하는 데 필요한 만큼의 사이클을 기록합니다. 일반적으로 최소 3 사이클이 필요합니다. 결과 플롯을 순환 볼타모그램이라고 합니다(그림 7 참조). 참고: 측정 조건에 따라 다음 섹션에서 설명한 것처럼 다른 정보를 얻을 수 있습니다.</li>
</ol>
6. 데이터 플로팅
여기서는 데이터 플로팅에 대해서만 설명합니다. 더 자세한 논문은 다음 섹션에서 이어집니다. 
<ol>
	<li>적절한 데이터 분석 소프트웨어를 사용하면 모든 데이터를 텍스트로 내보내고 ASCII 파일로 가져옵니다.</li>
	<li>절대 전류(i)가 아닌 우선적으로 전류 밀도(j)를 계산하고 사용합니다. 
	(참고: 그러나 j를 계산하기 위한 다른 프로토콜이 존재하므로 어떤 프로토콜이 사용되었는지 분명히 하십시오. 여기서 기하학적 당 전류 밀도, 즉 돌출된 전극의 표면적이 사용됩니다.)</li>
	<li>크로노암페어로메트리: 측정된 전류 밀도를 시간의 함수로 표시합니다.</li>
	<li>순환 전압전류법: 측정된 전류 밀도를 WE Ewe의 전위 함수로 표시합니다.</li>
</ol>

<ol><li>Rabaey, K., Angenent, L., Schröder, U., Keller, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRabaey%2C+K+%22Integrated+Environmental+Technology+Series%22">Integrated Environmental Technology Series</a>. Lens, P. , IWA Publishing. London, New York. (2010).</li>
<li>Logan, B. E., Rabaey, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conversion+of+wastes+into+bioelectricity+and+chemicals+using+microbial+electrochemical+technologies%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Conversion of wastes into bioelectricity and chemicals using microbial electrochemical technologies.</a> Science. 337, 686-690 (2012).</li>
<li>Rabaey, K., Rozendal, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microbial+electrosynthesis+-+revisiting+the+electrical+route+for+microbial+production%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Rev.+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Microbial electrosynthesis - revisiting the electrical route for microbial production.</a> Nat. Rev. Microbiol. 8, 706-716 (2010).</li>
<li>Harnisch, F., Rabaey, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Diversity+of+Techniques+to+Study+Electrochemically+Active+Biofilms+Highlights+the+Need+for+Standardization%5BTitle%5D)+AND+%22ChemSusChem%22%5BJournal%5D)">The Diversity of Techniques to Study Electrochemically Active Biofilms Highlights the Need for Standardization.</a> ChemSusChem. 5, 1027-1038 (2012).</li>
<li>Logan, B. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microbial+Fuel+Cells%3A+Methodology+and+Technology%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Microbial Fuel Cells: Methodology and Technology.</a> Environ. Sci. Technol. 40, 5181-5192 (2006).</li>
<li>Harnisch, F., Schröder, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+MFC+to+MXC%3A+chemical+and+biological+cathodes+and+their+potential+for+microbial+bioelectrochemical+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Soc.+Rev%22%5BJournal%5D)">From MFC to MXC: chemical and biological cathodes and their potential for microbial bioelectrochemical systems.</a> Chem. Soc. Rev. 39, 4433-4448 (2010).</li>
<li>TerAvest, M. A., Li, Z., Angenent, L. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bacteria-based+biocomputing+with+Cellular+Computing+Circuits+to+sense%2C+decide%2C+signal%2C+and+act%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+Environ+Sci%22%5BJournal%5D)">Bacteria-based biocomputing with Cellular Computing Circuits to sense, decide, signal, and act.</a> Energy Environ Sci. 4, 4907-4916 (2011).</li>
<li>Lovley, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bug+juice%3A+harvesting+electricity+with+microorganisms%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Rev.+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Bug juice: harvesting electricity with microorganisms.</a> Nat. Rev. Microbiol. 4, 12 (2006).</li>
<li>Lovley, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reach+out+and+touch+someone%3A+potential+impact+of+DIET+%28direct+interspecies+energy+transfer%29+on+anaerobic+biogeochemistry%2C+bioremediation%2C+and+bioenergy%5BTitle%5D)+AND+%22Rev.+Environ.+Sci.+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Reach out and touch someone: potential impact of DIET (direct interspecies energy transfer) on anaerobic biogeochemistry, bioremediation, and bioenergy.</a> Rev. Environ. Sci. Biotechnol. 10, 101-105 (2011).</li>
<li>Rosenbaum, M., Aulenta, F., Villano, M., Angenent, L. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cathodes+as+electron+donors+for+microbial+metabolism%3A+Which+extracellular+electron+transfer+mechanisms+are+involved%5BTitle%5D)+AND+%22Bioresource+Technol%22%5BJournal%5D)">Cathodes as electron donors for microbial metabolism: Which extracellular electron transfer mechanisms are involved.</a> Bioresource Technol. 102, 324-333 (2011).</li>
<li>Schröder, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anodic+electron+transfer+mechanisms+in+microbial+fuel+cells+and+their+energy+efficiency%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Chem.+Chem.+Phys%22%5BJournal%5D)">Anodic electron transfer mechanisms in microbial fuel cells and their energy efficiency.</a> Phys. Chem. Chem. Phys. 9, 2619-2629 (2007).</li>
<li>Harnisch, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Revealing+the+electrochemically+driven+selection+in+natural+community+derived+microbial+biofilms+using+flow-cytometry%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+Environ.+Sci%22%5BJournal%5D)">Revealing the electrochemically driven selection in natural community derived microbial biofilms using flow-cytometry.</a> Energy Environ. Sci. 4, 1265 (2011).</li>
<li>Kim, J. R., Min, B., Logan, B. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+procedures+to+acclimate+a+microbial+fuel+cell+for+electricity+production%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Microbiol.+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Evaluation of procedures to acclimate a microbial fuel cell for electricity production.</a> Appl. Microbiol. Biotechnol. 68, 23-30 (2005).</li>
<li>Liu, Y., Harnisch, F., Fricke, K., Sietmann, R., Schröder, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improvement+of+the+anodic+bioelectrocatalytic+activity+of+mixed+culture+biofilms+by+a+simple+consecutive+electrochemical+selection+procedure%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens.+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">Improvement of the anodic bioelectrocatalytic activity of mixed culture biofilms by a simple consecutive electrochemical selection procedure.</a> Biosens. Bioelectron. 24, 1006-1011 (2008).</li>
<li>Torres, C. sI., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Selecting+Anode-Respiring+Bacteria+Based+on+Anode+Potential+Phylogenetic%2C+Electrochemical%2C+and+Microscopic+Characterization%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Selecting Anode-Respiring Bacteria Based on Anode Potential Phylogenetic, Electrochemical, and Microscopic Characterization.</a> Environ. Sci. Technol. 43, 9519-9524 (2009).</li>
<li>Virdis, B., Harnisch, F., Batstone, D. J., Rabaey, K., Donose, B. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-invasive+characterization+of+electrochemically+active+microbial+biofilms+using+confocal+Raman+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+Environ.+Sci%22%5BJournal%5D)">Non-invasive characterization of electrochemically active microbial biofilms using confocal Raman microscopy.</a> Energy Environ. Sci. 5, 7017-7024 (2012).</li>
<li>Scholz, F., Bond, A. M. Electroanalytical Methods: Guide to experiments and applications. 2, edn,(2010).</li>
<li>Marsili, E., Rollefson, J. B., Baron, D. B., Hozalski, R. M., Bond, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microbial+biofilm+voltammetry%3A+direct+electrochemical+characterization+of+catalytic+electrode-attached+biofilms%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Environ.+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Microbial biofilm voltammetry: direct electrochemical characterization of catalytic electrode-attached biofilms.</a> Appl. Environ. Microbiol. 74, 7329-7337 (2008).</li>
<li>Harnisch, F., Freguia, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Basic+Tutorial+on+Cyclic+Voltammetry+for+the+Investigation+of+Electroactive+Microbial+Biofilms%5BTitle%5D)+AND+%22Chemistry%22%5BJournal%5D)">A Basic Tutorial on Cyclic Voltammetry for the Investigation of Electroactive Microbial Biofilms.</a> Chemistry. 7, 466-475 (2012).</li>
<li>Marsili, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Shewanella+secretes+flavins+that+mediate+extracellular+electron+transfer%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Shewanella secretes flavins that mediate extracellular electron transfer.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 105, 3968-3973 (2008).</li>
<li>Bard, A. J., Inzelt, G., Scholz, F. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBard%2C+AJ+%22Electrochemical+Dictionary%22">Electrochemical Dictionary</a>. , Springer. (2008).</li>
<li>Kim, B. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrochemical+activity+of+an+Fe%28III%29-reducing+bacterium%2C+Shewanella+putrefaciens+IR-1%2C+in+the+presence+of+alternative+electron+acceptors%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol.+Tech%22%5BJournal%5D)">Electrochemical activity of an Fe(III)-reducing bacterium, Shewanella putrefaciens IR-1, in the presence of alternative electron acceptors.</a> Biotechnol. Tech. 13, 475-478 (1999).</li>
<li>Fricke, K., Harnisch, F., Schröder, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+the+use+of+cyclic+voltammetry+for+the+study+of+anodic+electron+transfer+in+microbial+fuel+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+Environ.+Sci%22%5BJournal%5D)">On the use of cyclic voltammetry for the study of anodic electron transfer in microbial fuel cells.</a> Energy Environ. Sci. 1, 144 (2008).</li>
<li>Marsili, E., Sun, J., Bond, D. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Voltammetry+and+Growth+Physiology+of+Geobacter+sulfurreducens+Biofilms+as+a+Function+of+Growth+Stage+and+Imposed+Electrode+Potential%5BTitle%5D)+AND+%22Electroanalysis%22%5BJournal%5D)">Voltammetry and Growth Physiology of Geobacter sulfurreducens Biofilms as a Function of Growth Stage and Imposed Electrode Potential.</a> Electroanalysis. 22, 865-874 (2010).</li>
<li>Busalmen, J. P., Esteve-Núñez, A., Berná, A., Feliu, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((C-Type+Cytochromes+Wire+Electricity-Producing+Bacteria+to+Electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem%22%5BJournal%5D)">C-Type Cytochromes Wire Electricity-Producing Bacteria to Electrodes.</a> Angew. Chem. 120, 4952-4955 (2008).</li>
<li>Millo, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+Situ+Spectroelectrochemical+Investigation+of+Electrocatalytic+Microbial+Biofilms+by+Surface-Enhanced+Resonance+Raman+Spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Angew.+Chem.+Int.+Edn.+Engl%22%5BJournal%5D)">In Situ Spectroelectrochemical Investigation of Electrocatalytic Microbial Biofilms by Surface-Enhanced Resonance Raman Spectroscopy.</a> Angew. Chem. Int. Edn. Engl. 50, 2625-2627 (2011).</li>
<li>Hamelers, H. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+applications+and+performance+of+bioelectrochemical+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Microbiol.+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">New applications and performance of bioelectrochemical systems.</a> Applied Microbiol. Biotechnol. 85, 1673-1685 (2010).</li>
<li>Richter, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cyclic+voltammetry+of+biofilms+of+wild+type+and+mutant+Geobacter+sulfurreducens+on+fuel+cell+anodes+indicates+possible+roles+of+OmcB%2C+OmcZ%2C+type+IV+pili%2C+and+protons+in+extracellular+electron+transfer.%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+Environ.+Sci.%22%5BJournal%5D)">Cyclic voltammetry of biofilms of wild type and mutant Geobacter sulfurreducens on fuel cell anodes indicates possible roles of OmcB, OmcZ, type IV pili, and protons in extracellular electron transfer.</a> Energy Environ. Sci.. 2, 506 (2009).</li>
<li>Torres, C. I., Kato Marcus, A., Rittmann, B. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Proton+transport+inside+the+biofilm+limits+electrical+current+generation+by+anode-respiring+bacteria%5BTitle%5D)+AND+%22Biotechnol.+Bioeng%22%5BJournal%5D)">Proton transport inside the biofilm limits electrical current generation by anode-respiring bacteria.</a> Biotechnol. Bioeng. 100, 872-881 (2008).</li>
<li>Torres, C. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+kinetic+perspective+on+extracellular+electron+transfer+by+anode-respiring+bacteria%5BTitle%5D)+AND+%22FEMS+Microbiol.+Rev%22%5BJournal%5D)">A kinetic perspective on extracellular electron transfer by anode-respiring bacteria.</a> FEMS Microbiol. Rev. 34, 3-17 (2010).</li>
<li>Patil, S. A., Harnisch, F., Kapadnis, B., Schröder, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electroactive+mixed+culture+biofilms+in+microbial+bioelectrochemical+systems%3A+The+role+of+temperature+for+biofilm+formation+and+performance%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens.+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">Electroactive mixed culture biofilms in microbial bioelectrochemical systems: The role of temperature for biofilm formation and performance.</a> Biosens. Bioelectron. 26, 803-808 (2010).</li>
<li>Kim, J. R., Min, B., Logan, B. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+procedures+to+acclimate+a+microbial+fuel+cell+for+electricity+production%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Microbiol.+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Evaluation of procedures to acclimate a microbial fuel cell for electricity production.</a> Appl. Microbiol. Biotechnol. 68, 23-30 (2005).</li>
<li>Balch, W. E., Fox, G. E., Magrum, L. J., Woese, C. R., Wolfe, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Methanogens%3A+Reevaluation+of+a+unique+biological+group%5BTitle%5D)+AND+%22Microbiol.+Rev%22%5BJournal%5D)">Methanogens: Reevaluation of a unique biological group.</a> Microbiol. Rev. 43, 260-296 (1979).</li>
<li>He, Z., Mansfeld, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exploring+the+use+of+electrochemical+impedance+spectroscopy+%28EIS%29+in+microbial+fuel+cell+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+Environ.+Sci%22%5BJournal%5D)">Exploring the use of electrochemical impedance spectroscopy (EIS) in microbial fuel cell studies.</a> Energy Environ. Sci. 2, 215-219 (2009).</li>
<li>Ter Heijne, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identifying+charge+and+mass+transfer+resistances+of+an+oxygen+reducing+biocathode%5BTitle%5D)+AND+%22Energy+Environ.+Sci%22%5BJournal%5D)">Identifying charge and mass transfer resistances of an oxygen reducing biocathode.</a> Energy Environ. Sci. 4, 5035-5043 (2011).</li>
<li>Logan, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scaling+up+microbial+fuel+cells+and+other+bioelectrochemical+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Microbiol.+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Scaling up microbial fuel cells and other bioelectrochemical systems.</a> Appl. Microbiol. Biotechnol. 85, 1665-1671 (2010).</li>
</ol>

저자는 경쟁하는 금전적 이해관계가 없음을 선언합니다.

제시된 프로토콜은 공급 배치 반응기에서 3전극 설정을 사용하여 폐수 접종에서 전기 활성 미생물 생물막을 성장시키는 쉽고 간단한 방법을 보여줍니다. 크로노암페로메트리는 다양한 접종물에서 전기 활성 미생물 생물막의 성장 및 선택뿐만 아니라 최대 전류 밀도 및 쿨롱 효율 측면에서 생물막의 근본적인 특성화를 가능하게 합니다. 비침습적 기술인 순환 전압전류법을 사용하면 미생물 생물막의 EET 열역학에 대한 기본 연구를 수행할 수 있으므로 가능한 실제 EET 전달 부위를 식별할 수 있습니다. 이러한 매개변수를 함께하면 i) 동일한 조건에 대해 서로 다른 미생물 생물막을 특성화하고 비교할 수 있을 뿐만 아니라 ii) 동일한 전기 활성 미생물 생물막에 대한 서로 다른 작동 조건의 영향을 연구할 수 있습니다. 그러나 이러한 실험은 시작점일 뿐입니다. 한편으로 미생물 생전기화학의 다면적인 분야는 전기화학적 방법 및 프로토콜의 더 깊고 심층적인 활용을 필요로 합니다. 여기에는 예를 들어, 동역학 및 기계론적 데이터를 추출하기 위한 모델뿐만 아니라 전기화학적 임피던스 분광법(34,35)과 같은 추가 방법이 포함됩니다. 반면에 전기화학적 방법은 분자 특성, 미생물 구성, 공간 미생물 조직 등에 대한 정보를 제공할 수 없습니다. 여기에는 비침습적이고 전기화학 또는 침습적에 결합된 추가 기술이 필요합니다4. 상자 2는 실험을 수행할 때의 중요한 단계와 초기 문제 해결에 대한 간단한 논의를 제공합니다.

공학적 관점에서 전기활성 생물막 양극은 현재 미생물 생전기화학 시스템의 한 구성 요소일 뿐이며 전체 시스템에 대해 다양한 다른 요인을 분석해야 한다는 점을 고려해야 합니다36. 그러나 우리는 이 비디오 기사가 앞으로 BES의 핵심 요소 , 즉 미생물 전극을 이해하고 조정하는 데 도움이 되기를 바랍니다.

미생물 세포외 전자 전달(EET)의 기초를 밝히고 엔지니어링 시스템에서의 활용은 중요하고 빠르게 증가하는 연구 개발 분야입니다1-3. 순수 균주뿐만 아니라 정의된 공동 배양 및 복잡한 컨소시엄을 포함한 이러한 전기 활성(또는 생체 전기 촉매 또는 전기화학적 활성) 미생물에 대한 연구에는 복잡한 기술, 방법 및 프로토콜이 필요합니다4. 이러한 방법은 전기 화학, 재료 과학, 미생물학과 같은 다양한 과학 분야에서 파생되며 다양한 계층 적 수준에 대한 통찰력을 제공합니다. 전체 미생물 생물막에서 단일 분자까지. 따라서 전기 화학 및 전기 화학적 방법은 모든 활동의 기초를 나타냅니다.
전통적으로 연료 전지 유형 설정은 이러한 엔지니어링 시스템의 원형 인 미생물 연료 전지 (MFC) 5에서 전기 활성 미생물 배양의 성장 및 유지 관리에 자주 사용되었습니다. 불행히도 이러한 유형의 MFC는 종종 단일 전극의 전위를 모니터링하거나 제어할 수 없었기 때문에 전극 프로세스에 대한 제한된 통찰력만 가능하고 셀 전압만 보고되었습니다. 이제 MFC에서 단일 전극의 전위에 대한 개별 모니터링 및 제어가 기초 연구뿐만 아니라 엔지니어링에도 분명한 이점을 나타낸다는 사실이 점점 더 인정되고 있습니다. 또한, 현재 복원, 담수화, 합성 및 바이오 컴퓨팅과 같은 미생물 전기 화학 기술의 응용 분야가 다양 화됨에 따라 소위 미생물 생체 전기 화학 시스템 (BES) 2,6,7 에서 개별 전극 전위의 외부 제어가 상당한 경우가 많습니다. 이 제어는 일반적으로 외부 전원 또는 전위차 조절기를 사용하여 달성됩니다. 따라서 potentiostats를 사용하면 다른 유형의 설정과 달리 개별 전극 전위를 정확하게 조정할 수 있습니다. 이는 전극이 세포외 전자 전달의 말단 미생물 전자 수용체(양극의 경우) 또는 전자 공여체(음극의 경우)를 나타내기 때문에 매우 중요합니다. 그림 1은 양극에서 미생물 EET에 대한 지식의 현재 상태를 보여줍니다 (예 : 2,4,6,8,9 음극에서의 EET는 여전히 주로 미개척10 입니다.
따라서 전극 전위의 제어는 재현 가능한 미생물 배양 조건의 사용뿐만 아니라 EET 열역학11의 관점에서 조정할 수 있습니다. 이 기사에서는 크로노암페어 측정법(CA) 및 순환 전압주사법(CV)을 사용하여 유가식 반응기 실험에서 전기 활성 미생물 생물막의 특성 매개변수를 추출하는 방법을 보여줍니다. 여기에는 성능 파라미터 최대 전류 밀도(jmax) 및 쿨롱 효율(CE)과 EET 특성이 포함됩니다. 여기서 가능한 전자 전달 부위와 실제 전자 전달 부위의 공식 전위(E, f)를 식별하는 데 중점을 둘 것입니다. 이러한 파라미터의 추출은 지오박터 사양에 의해 지배되는 폐수 유래 혼합 배양 생물막의 예에 표시됩니다. 12 이러한 폐수 유래 생물막은 전 세계의 수많은 연구 그룹에서 입증 된 바와 같이 간단한 전기 화학적 선택 절차에 의해 얻어집니다13-16.
미생물 세포 외 전자 전달을 연구하는 동적 전기 화학 기술
전기 활성 미생물 배양의 EET에 대한 열역학적 특성화를 위해서는 동적 전기화학 기술이 필요합니다. 일반적으로 이러한 기술에는 전위 제어, 즉 전압전류계와 전류 제어, 즉 다음이 포함됩니다. 갈바노다이나믹, 기법17. 따라서, 전위 제어 기술이 더 널리 퍼져 있으며, 예를 들어, 구형파 전압주사법 및 선형 스윕 전압주사법(18)을 포함한다. 그러나 가장 인기 있는 것은 순환 전압전류법(CV)19,20입니다. CV는 배터리 연구에서 재료 과학을 통한 효소 생체 전기 화학에 이르기까지 다양한 전기 화학 분야에서 잘 알려져 있으며 널리 퍼져 있습니다21. 살아있는 미생물 세포에 대한 적용은 10년 이상 거슬러 올라갈 수 있으며,22 및 지난 몇 년 동안 크게 증가할 수 있습니다23,24. 특히 CV와 분광법의 조합은 EET 메커니즘과 그 분자 특성에 대한 전례 없는 통찰력을 제공했습니다(예: 25,26) 이와 병행하여 미생물 EET의 열역학적 및 이론적 특성을 추출하기 위한 이론적 틀이 확장되고 심화되었습니다27-30. 그러나 이와는 대조적으로, 실험적 취급 부주의 또는 부적절한 데이터 분석은 종종 미생물 생전기화학 분야에서 CV의 적절한 적용을 방해합니다. 그러므로, 워크샵(예: EU-ISMET 2012) 및 튜토리얼19 외에도, 이 비디오 기사는 전기활성 박테리아에 대한 순환 전압전류법 실험 수행을 위한 기본 가이드를 제공할 것입니다. 따라서 기본 실험 단계와 기본 데이터 분석에 중점을 두고 있으며 최신 역학 분석 프로토콜을 제공하기 위한 것이 아닙니다. 다음 논의를 위한 가장 중요한 말단은 Box 1에 요약되어 있습니다(Harnisch 및 Freguia19에서 수정되고 수정됨).

<table><tbody><tr><td>1차 폐수</td><td>폐수 처리장</td><td></td><td>기계적 여과 후 취</td></tr>한 <tr><td>250ml 3개의 추가 흡입구가 있는 둥근 바닥 플라스크</td><td>Th.Geyer Berlin GmbH, Germany</td><td>9.011 845</td> 세라믹 다이어프램이 있는 사내 유리 송풍기 Ag/AgCl 기준 전극(sat. KCl, 0.195V vs. SHE)<td>으로 추가 흡입구 부착</td></tr><tr><td></td><td>Sensortechnik Meinsberg, Germany</td><td>SE 11</td><td></td></tr><tr><td>흑연 막대 (&Oslash;=1 cm, l=3 and 5 cm)</td><td>CP-Handels-GmbH, Wachtberg, Germany</td><td></td><td>전극 재질로 사용</td></tr><tr><td>스테인리스강, No. 1.4301, Wire Fe/Cr18/Ni10</td><td>Goodfellow GmbH, Bad Nauheim, Germany</td><td>155-923-05</td><td></td></tr><tr><td>Silicon plugs</td><td>Th.Geyer Berlin GmbH,</td><td>Germany 9.230 512 and</td><td></td></tr><tr><td>Parafilm</td><td>neoLab, Heidelberg, Germany</td><td>3-1011</td><td>혐기성 상태를 유지하기 위한 밀봉용</td></tr><tr><td>Potentiostat/ Galvanostat 모델 MPG2</td><td>BioLogic Science Instruments, 프랑스</td><td></td><td></td></tr><tr><td>EC-Lab</td><td>BioLogic Science Instruments, 프랑스</td><td></td><td>전기화학 측정 수행을 위한 소프트웨어</td></tr><tr><td>Origin 8.6</td><td>OriginLab</td><td></td><td>데이터 분석 소프트웨어</td></tr></tbody></table>

폐수 유래 전기 활성 미생물 생물막: 성장, 유지 관리 및 기본 특성화

Waste Water Derived Electroactive Microbial Biofilms: Growth, Maintenance, and Basic Characterization

유가식 반응기에서 폐수 접종물로부터 양극 전기활성 미생물 생물막의 성장은 전위차 조절기에 의해 제어되는 3전극 설정을 사용하여 입증됩니다. 따라서 potentiostats를 사용하면 전극 전위를 정확하게 조정할 수 있고 재현 가능한 미생물 배양 조건을 보장할 수 있습니다. 성장하는 동안 현재 생산량은 크로노암페어 측정법(CA)을 사용하여 모니터링됩니다. 이러한 데이터를 기반으로 최대 전류 밀도(jmax)와 쿨롱 효율(CE)이 생체 전기 촉매 성능의 특성화를 위한 척도로 논의됩니다. 순환 전압전류법(CV), 비파괴, 즉 비침습적 방법은 전기 활성 박테리아의 세포 외 전자 전달(EET)을 연구하는 데 사용됩니다. CV 측정은 미생물 기질이 있는 상태에서 양극 생물막 전극에서 수행됩니다. 턴오버 조건, 그리고 기판이 없는 경우, 즉 비턴오버 조건, 다른 스캔 속도를 사용합니다. 그 후, 데이터 분석이 예시되고 미생물 EET의 기본 열역학 매개변수가 도출되고 설명됩니다: 피크 전위(Epi), 피크 전류 밀도(jp), 형식 전위(EF) 및 피크 분리(ΔEP). 또한 이 방법의 한계와 최첨단 데이터 분석이 다루어집니다. 따라서 이 비디오 기사는 기본 실험 단계와 기본 데이터 분석에 대한 가이드를 제공합니다.

전위차 조절기에 의해 제어되는 3전극 설정을 사용하여 유가식 반응기에서 양극 전기활성 미생물 생물막의 시간amperometric 성장이 입증되었습니다. 세포외 전자 전달은 전자 공여체가 있는 경우와 전자 공여체가 없는 경우 순환 전압전류법을 사용하여 특성화됩니다. 기본적인 데이터 분석이 입증됩니다.

The growth of anodic electroactive microbial biofilms from waste water inocula in a fed-batch reactor is demonstrated using a three-electrode setup ...

이 절차의 전반적인 목표는 폐수 접종에서 양극 전기 활성 미생물 생물막을 성장시키고 생체 전기 촉매 특성을 특성화하는 것입니다. 이는 먼저 잠재적인 정전기 제어 바이오 전기화학 공급 배치 반응기를 설정, 접종 및 시작함으로써 수행됩니다. 두 번째 단계는 크로노 고온계를 사용하여 현재 생산량을 모니터링하는 것입니다.다음으로, 재현 가능한 최대 전류 밀도에 도달할 때까지 기판 고갈 후 배지를 정기적으로 교환하여 정상 상태의 생물막 형성을 나타냅니다. 마지막 단계는 기질의 존재 및 부재 동안 순환 부피 원격 측정을 사용하여 전기 활성 박테리아의 세포 외 전자 전달을 연구하는 것입니다. 궁극적으로 데이터 분석은 미생물 전자 전달 열역학에 대한 근본적인 통찰력을 제공하고 가능한 실제 세포 외 전자 전달 부위의 공식적 잠재력을 결정할 수 있도록 합니다.이 기술의 주요 장점은 미생물과 고체 전극 사이의 전자 전달에 대한 직접적인 통찰력을 얻을 수 있으므로 미생물 세포 외 전자 전달에 대한 기본 정보를 도출할 수 있다는 것입니다. 일반적으로 이 방법을 처음 접하는 개인은 올바른 모수 선택과 파생 플롯의 올바른 해석에 어려움을 겪을 것입니다. 데이터 수집 및 데이터 분석 중에 심각한 실수가 발생할 수 있습니다.이 절차를 시작하기 전에, 하기 참조에 따라 추가 영양물을 포함하는 인산염 완충액을 사용하여 적절한 양의 성장 배지를 준비합니다. 10 밀리몰의 아세트산 나트륨을 기질로 사용하십시오. 성장 20ml당 1ml의 1차 폐수를 추가하고 배지를 접종물로 추가합니다.그런 다음 매체에 바늘을 삽입하고 최소 30 분 동안 질소로 씻어냅니다. 질소로 플러시하는 동안 폭기를 제거하려면 3개의 전극 설정에 대한 전극의 크기를 측정하십시오. 작동 전극, 상대 전극 및 기준 전극을 실리콘 플러그를 통해 수정된 4개의 넥, 250밀리리터 둥근 바닥 플라스크에 삽입합니다.실리콘 플러그를 파라폼으로 감싸 질소로 플러시하는 동안 시스템을 밀봉합니다. 250ml의 성장 배지와 접종물 혼합물을 샘플링 포트를 통해 반응기에 붓습니다. s를 닫습니다amp실리콘 플러그로 링 포트를 닫고 퍼필로 밀폐합니다.일정한 환경 조건을 보장하기 위해 섭씨 35도의 온도 제어 챔버에 용기를 놓습니다. 그런 다음 전극을 전위 통계의 각 케이블에 연결합니다. 소프트웨어를 열어 잠재적 스탯을 제어하고 기술을 선택합니다.크로노 파이로메트리. 작업 전극을 0.2V의 일정한 전위로 설정하고 500시간 동안 600초마다 기록한 다음 크로노 고온계를 시작하고 시간 경과에 따라 측정된 전류의 그래프를 관찰합니다. 우선 전류 밀도를 계산한 후 측정된 전류 밀도를 시간의 함수로 표시합니다.산화 전류가 안정기에 도달하고 제로 전류로 돌아간 후 매체 교환을 위해 크로노 암페어 미터법 측정을 일시 중지합니다. 따라서 용기를 층류 상자로 옮기고 시스템을 질소로 세척하십시오. 매체를 조심스럽게 배출하고 매체를 보충한 후 새로운 de 폭기 매체를 보충하십시오.샘플링 포트를 닫고 파라폼으로 밀봉합니다. 최대 산화 전류가 안정된 상태에 도달할 때까지 이전 단계를 반복합니다.모든 성장 주기 후에 HPLC에 의한 기질 분석을 위해 1ml의 신선 및 교환된 배지 용액 샘플을 채취합니다. 세포 외 전자 전달을 연구하려면 전위 통계 제어 소프트웨어에서 cyclic vol telemetry 기술을 선택합니다.그런 다음 작업 전극의 초기 전위 EI를 기준 전극에 비해 음의 0.5V로 설정하고, 정점 전위 E를 1에서 0.3V로, 최종 전위 E 2를 음의 0.5V로 설정합니다. 초당 1밀리볼트의 스캔 속도를 사용합니다. 실험을 시작하고 최소 3개의 사이클을 기록하여 재현 가능한 cv를 얻습니다.우선적으로 전류 밀도를 계산한 후, 측정된 전류 밀도를 작동 전극의 전위의 함수로 플롯합니다. 크로노 암페어 메트릭 측정에서 최대 전류 밀도와 Kula 효율을 측정할 수 있습니다. 여기에 표시된 것은 유가 배치 반응기를 사용한 여러 성장 주기의 일반적인 크로노메트릭 생물막 성장 곡선입니다.초기 지연 단계 후에 첫 번째 전류 밀도 최대값이 시작되고 기판 고갈로 인해 전류가 거의 0에 가까운 전류 흐름으로 감소합니다. 기질 보충 후. 전류 밀도는 더 높은 최대 전류 밀도로 다시 증가합니다.여러 번의 성장 주기 후에 최대 전류 밀도는 일정하며, 이는 정상 상태의 생물막 형성을 나타냅니다. 정상 상태 최대값으로. 현재 밀도 값은 여러 매개변수에 따라 달라집니다.이는 종종 전기 활성 미생물 생물막 전극 시스템의 특성으로 간주됩니다. 두 번째 작동 특성은 오믹 효율(omic efficiency)이며, 이는 이론적으로 최대 전자 수와 관련된 공급 배치 주기당 전류 흐름으로 기록된 전자의 수입니다. 호출 효율, 전류 흐름 및 표시된 이론적 최대 전자 수를 계산하는 방법에 대한 자세한 내용은 텍스트 프로토콜을 참조하십시오.다음은 턴오버가 없는 조건에 대한 일반적인 CV입니다. 높은 스캔 속도에서, 하나의 피크 쌍과 하나의 공식적인 전위 EF만 식별할 수 있는 높은 스캔 속도에 대한 생물막의 CV가 그려져 있습니다. 여기. 일반적으로, 산화 환원 커플의 형식적 전위는 산화 피크 EPA의 피크 전위와 각 종 EPC의 환원 피크로부터 계산될 수 있다.산술 평균을 형성함으로써 형식 포텐셜을 계산하는 방법에 대한 자세한 내용은 텍스트 프로토콜을 참조하십시오. 동일한 생물막에 충분히 낮은 스캔 속도를 적용하면 최대 4개의 산화 환원 쌍을 식별할 수 있습니다. 그러나 non turnover CV는 전극에서 모든 산화 환원 활성 화합물만 표시하므로 가능한 세포 외 전자 전달 부위의 EF를 표시합니다.회전율 CV의 분석만이 비회전율 CVS를 추가로 분석할 때 실제 EET 사이트의 EF를 제공합니다. 피크 분리, 최대 피크 전류 및 최소 피크 전류 밀도와 같은 다른 특성 매개 변수를 분석 할 수 있습니다. 이러한 매개변수는 특히 다른 스캔 속도에 대해 기록될 때 전극에서 전자 전달 프로세스의 기계론적 및 동역학적 분석에 사용할 수 있습니다.그러나 화학 시스템에 대해 잘 확립된 이 역학 분석은 전기 활성 미생물 생물막에 대해서는 간단하지 않습니다. 기판이 있는 상태에서 CV 측정을 수행할 때 턴오버 CV를 얻습니다. 데이터를 플로팅한 후 일반적인 S자형 바이오 전기 촉매 곡선이 관찰됩니다.데이터를 추가로 분석할 때 곡선의 1차 도함수 또는 변곡점의 최대값은 실제 EET 사이트의 형식적 전위 EF를 제공합니다. 얇은 지오박터 비율이 생물막이 지배하는 경우 두 개의 변곡점을 관찰할 수 있습니다. 그 후, 도함수는 바이오 전기 촉매 활성 EET 부위의 형식적 전위에 해당하는 두 개의 최대값을 보여주며, 이는 각각 EF 2 및 EF 3으로 표시됩니다.이 발견은 또한 형식 전위 EF 1 및 EF four와 관련된 산화 환원 과정이 생체 전기 분해와 관련이 없음을 보여줍니다. 생물막이 성장하고 두꺼워짐에 따라 CV는 하나의 변곡점만 보여줍니다. 이 공식 전위 EEF 음의 0.32 볼트 대 은, 염화은은 얇은 생물막의 EET에 할당된 두 가지 공식 전위의 산술 평균과 거의 같습니다.이 결과는 기본 CV 분석이 빠르고 비침습적인 방식으로 EET 열역학에 대한 통찰력을 제공한다는 것을 보여줍니다. 이 기술을 마스터하면 관심 있는 다양한 시스템에 쉽게 맞출 수 있으며, 적절하게 수행되면 데이터에 따라 다른 깊이의 데이터 분석이 가능합니다. 이 절차를 따라 미생물 생물막 기하학의 기초를 배우면 구형파 원격 측정 또는 전기화학적 임피던스 분광법과 같은 다른 방법뿐만 아니라 심층적인 데이터 분석도 쉽게 배울 수 있습니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Environment

환경

출처: Tokunou, Y. 외, Shewanella oneidensis MR-1에서 세포 외부 전자 전달에 미치는 중수소 동위원소 효과의 전기화학적 검출. J. Vis. 경험 (2018)이 영상은 전극 표면에서 바이오필름 형성을 시뮬레이션하기 위해 설계된 전기화학 반응기 모델의 조립 및 작동을 시연합니다. 제어된 전기화학 자극은 미생물 부착을 촉진하여 박테리아 단일층 바이오필름의 점진적 발달로 이어집니다.

전기화학 반응기를 이용한 박테리아 단층 바이오필름 개발

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폐수 유래 전기 활성 미생물 생물막: 성장, 유지 관리 및 기본 특성화

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