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针对目前基于微生物电化学系统(Bioelectrochemical system, BES)的传感器响应时间长,干扰因素多的缺点,本文结合微生物三电极体系(Microbialthree-electrode cell,M3C)与微流控芯片构建一个基于M3C的微流控传感芯片,以实现信号的快速响应同时提高输出信号的稳定性和重现性。首先,设计组装了一个体积为3 μL的基于M3C的微流控芯片。该芯片利用微通道中的层流分隔工作电极与参比电极,实现了微通道与M3C的整合。经开路电势测定,该体系中Ag/AgCl参比电极的电势稳定在0.275V。同时,利用[Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4-对参比电极的电势进行校准,结果与开路电势测定一致。然后,在该微流控芯片中考察了Geobacter sulfurreducens和Shewanella oneidensis MR-1两种模型电化学活性细菌的生长情况。结果表明S. oneidensisMR-1无法在金电极表面生长,最终选择G. sulfurreducens作为该芯片的生物感应元件。进而根据G. sulfurreducens与金电极之间的电子传递机制和Ag/AgCl参比电极在不同工作电势下的运行寿命,优化确定了最佳启动电势。在最佳启动电势条件下用G. sulfurreducens接种芯片并运行,结果显示运行30天之后Ag/AgCl参比电极的开路电势与运行前相比的变化仅为0.7%。上述实验结果表明该芯片成功实现了M3C和微流控芯片的整合,并具有良好的运行稳定性。在选定G. sulfurreducens作为电化学活性细菌并成功启动该芯片后,以同样接种G. sulfurreducens的毫升级M3C作为对照组,从电流密度、起始电位和中点电位等方面对其性能进行了考察。结果表明该芯片与对照组以及文献中报道的M3C具有相近的性能。由此证明本文构建的基于M3C的微流控芯片能在微升级的尺度上实现毫升级M3C的功能。最后,基于M3C的微流控芯片被应用于生物毒性物质的传感研究。以几种常见的电子受体、电子介体为传感物质对该芯片的传感性能进行初步评价,结果表明该芯片的响应时间小于10分钟,并且输出信号具有良好的稳定性。随后研究了典型生物毒性物质(Cu2+、抗生素和甲醛)在该传感芯片中的响应规律,结果表明0.3-7 ppm Cu2+和0.01-0.1%甲醛能对G. sulfurreducens产生抑制作用。抗生素(头孢拉定、红霉素)对G. sulfurreducens不产生抑制作用。而且输入输出信号在一定的浓度区间呈现良好的线性关系。综上所述,本文构建的基于M3C的微流控芯片可以为电化学活性细菌的研究和生物传感提供一个良好的平台。