국가연구개발성과

논문 (학술지)
Reusable and storable whole-cell microbial biosensors with a microchemostat platform for in situ on-demand heavy metal detection

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등록번호 RPMS-2018-0190699816 SCI 구분
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 ※구분 : SCI(SCIE포함), 비SCI

SCI
저자명 (주·공동저자) Bae Juyeol; 임지원; 김태성; 배주열
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논문구분 국외전문학술지 학술지명 SENSORS AND ACTUATORS B-CHEMICAL
ISSN 0925-4005 학술지 출판일자 -
학술지 볼륨번호 264 논문페이지 372 ~ 381
학술지 임팩트팩터 5.401 기여율 50 %
초록 Target analyte detection using whole-cell microbial biosensors can benefit from a microchemostat plat-form owing to the reduced reagent consumption, a finely controllable environment, and multi-parallelprocessing. However, the use of the previous microchemostat still has limitations for practical applica-tions, e.g., its single-use design, long time requirements for cell and device preparation, low portability,slow and weak response signals, and the lack of ready-to-use in situ devices. In the present study, wedeveloped a novel microchemostat platform that resolves these issues and enhances the performance ofmicrobial biosensors via its abilities to actively control the cell population and to form a uniform cultureenvironment using a nanoscale hydrodynamic film (NHF). The combination of the microchemostat plat-form and the microbial biosensors yielded fast and strong signals on demand in response to heavy metalions (e.g., Pb2+). In addition, the platform enables the long-term on-chip storage of microbial biosensorsfor over 1 month, without deterioration of growth and detection ability. Lastly, we demonstrated thatmicrobial biosensors can consecutively measure multiple samples by a regeneration process in which themicrochemostat platform continuously subcultures the microbial biosensors until the complete recoveryof their sensing capabilities. Thus, the microchemostat offers whole-cell microbial biosensors that arefast, ready-to-use, reusable, and storable. It also shows good potential for user-friendly, portable on-siteenvironmental monitoring, particularly where expensive analytical tools and/or instruments for heavymetal ion detection are unavailable.

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