Self-Assembled Microfiber-Like Biohydrogel for Ultrasensitive Whole-Cell Electrochemical Biosensing in Microdroplets

超细纤维 检出限 生物传感器 化学 纳米技术 石墨烯 毛细管作用 电化学 电极 材料科学 色谱法 复合材料 有机化学 物理化学
作者
Xiaomeng Ma,Jianwei Wang,Liting Zhao,Yafei Zhang,Junying Liu,Songmei Wang,Daochen Zhu,Zhugen Yang,Yang‐Chun Yong
出处
期刊:Analytical Chemistry [American Chemical Society]
卷期号:95 (5): 2628-2632 被引量:15
标识
DOI:10.1021/acs.analchem.2c05155
摘要

A novel microfiber-like biohydrogel was fabricated by a facile approach relying on electroactive bacteria-induced graphene oxide reduction and confined self-assembly in a capillary tube. The microfiber-like biohydrogel (d = ∼1 mm) embedded high-density living cells and activated efficient electron exchange between cells and the conductive graphene network. Further, a miniature whole-cell electrochemical biosensing system was developed and applied for fumarate detection under -0.6 V (vs Ag/AgCl) applied potential. Taking advantage of its small size, high local cell density, and excellent electron exchange, this microfiber-like biohydrogel-based sensing system reached a linear calibration curve (R2 = 0.999) ranging from 1 nM to 10 mM. The limit of detection obtained was 0.60 nM, which was over 1300 times lower than a traditional biosensor for fumarate detection in 0.2 μL microdroplets. This work opened a new dimension for miniature whole-cell electrochemical sensing system design, which provided the possibility for bioelectrochemical detection in small volumes or three-dimensional local detection at high spatial resolutions.
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