生物膜内部的氧如何测量？PreSens微型氧探针应用案例

研究生物膜时，测到周围水体的溶解氧，并不等于已经了解生物膜内部的氧环境。

如果实验关注的是生物膜不同位置的氧差异、局部低氧区域或氧传递情况，就需要进一步考虑测点的位置。微型氧探针与定位系统的配合，为这类研究提供了从“单点读数"走向“空间分布"的测量方式。

一、案例：淡水溪流生物膜中的氧分布

PreSens公开应用报告《High Resolution O₂ Microprofiling of a Freshwater Stream Biofilm》介绍了一项淡水溪流生物膜研究。

研究团队使用 PM-PSt7剖面氧微传感器、OXY-1 ST光学测氧仪及AM自动微操纵系统，记录生物膜及其上覆水体中的氧分布，并考察其与局部水流条件的关系。

结果显示，附着生物膜的玻璃球迎流侧与背流侧存在明显不同的氧环境，分别出现了较高氧和低氧区域。这说明，即使处于同一实验水体中，不同位置的局部氧状态也可能存在较大差异。

二、为什么生物膜研究需要关注氧梯度？

对选型而言，这个案例的重要启示是：应先明确希望回答什么问题，再确定采用哪种测量方式。

如果研究目标是观察培养体系整体溶氧随时间的变化，可以围绕固定测点开展监测；如果希望了解生物膜表面与内部是否存在氧差异，则需要考虑具有位置控制的局部测量。

所谓氧微剖面测量，可以理解为在不同位置依次获取氧读数，再将测量值与位置对应起来。研究人员关注的不再只是一个浓度值，而是氧水平如何随位置变化。

这样的信息可用于辅助分析：

• 生物膜不同区域是否存在低氧现象。

• 实验条件改变后，局部氧分布是否发生变化。

• 周围水体的氧读数是否足以解释目标区域的状态。

三、PreSens微型氧探针如何配合使用？

根据PreSens产品资料，PM-PSt7面向生物膜、微生物垫和沉积物等半固体样品的剖面测量，可与匹配的Microx 4或OXY-1／OXY-4 ST系列测氧仪配合使用。结合自动微操纵系统及相应软件，可控制探针位置并记录氧梯度。

其中，微型探针负责局部感测，测氧主机负责信号读取，定位系统帮助控制测点位置。三者需要结合样品条件进行配置，并非仅购买一根探针就能完成所有剖面研究。

四、选型前，先区分两类需求

需求一：监测培养体系中的溶解氧变化。

重点在于测点是否具有代表性、记录是否稳定，以及传感器与容器或培养体系是否匹配。

需求二：研究生物膜内部或界面附近的氧分布。

除测氧性能外，还要关注生物膜厚度、探针尺寸、测点定位及插入造成的扰动。定位系统能够设置的移动步长，也不能直接等同于整套测量系统的实际空间分辨能力。

对于厌氧或接近无氧的体系，还需根据目标氧水平和需要分辨的变化幅度单独核对量程、检出限及准确度，不能仅凭“适用于生物膜"就确定配置。

五、生物膜测氧应用咨询

从培养液溶氧监测到生物膜局部氧梯度研究，不同实验目标对应不同的传感器与附件组合。

曦源科学仪器（上海）有限公司作为PreSens代理商，提供测氧主机、微型氧探针及相关附件的选型咨询与使用支持。用户可提供生物膜类型、厚度范围、培养方式和监测目标，以便开展有针对性的配置沟通。

本文依据PreSens公开应用报告与产品资料整理，属于案例解读，不代表所有类型的生物膜均可直接采用相同配置。