We demonstrate magnesium zinc oxide nanostructure (MZOnano) modified multifunctional devices for the full-scale dynamic monitoring of Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) biofilm formation: the dual-gate thin film transistor (DGTFT) as an electrical sensor for early stage detection and the quartz crystal microbalance (QCM) as an acoustic sensor for long-term monitoring. The sensing surfaces of both devices were modified with MZOnano to enhance their sensitivity and biocompatibility. P. aeruginosa bacteria were cultured in vitro on both sensing surfaces. The early stage detection is realized by sensing the charge transfer from cell membrane to the MZOnano during bacterial adhesion using the DGTFT biosensor while the monitoring of the long-term evolution is achieved through the sensing of mass loading and viscoelastic transition during biofilm development using the MZOnano QCM. The drain current of DGTFT starts to change at the beginning of the test and levels off after ~6.5 h of bacterial inoculation, whereas the signals of MZOnano QCM become detectable after ~5 h and then lasts for 24 h. The full-scale process of biofilm development covering from bacterial adhesion to maturation is thus dynamically monitored using this MZOnano modified multifunctional sensing technology.

中文翻译：

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用于铜绿假单胞菌生物膜形成的全尺寸动态监测的镁氧化锌纳米结构改性多功能传感器

我们展示了氧化镁锌纳米结构 (MZOnano) 修饰的多功能设备，用于对铜绿假单胞菌 (P. aeruginosa) 生物膜形成进行全面动态监测：双栅薄膜晶体管 (DGTFT) 作为用于早期检测的电传感器和石英晶体微天平 (QCM) 作为长期监测的声学传感器。两种设备的传感表面都用 MZOnano 进行了修改，以提高它们的灵敏度和生物相容性。铜绿假单胞菌在两个传感表面上进行体外培养。早期检测是通过使用 DGTFT 生物传感器感测细菌粘附过程中从细胞膜到 MZOnano 的电荷转移来实现的，而使用 MZOnano 通过感测生物膜发育过程中的质量负载和粘弹性转变来实现对长期进化的监测质量管理委员会。DGTFT 的漏极电流在测试开始时开始变化，并在细菌接种约 6.5 小时后趋于平稳，而 MZOnano QCM 的信号在约 5 小时后变得可检测，然后持续 24 小时。因此，使用这种 MZOnano 改进的多功能传感技术动态监测从细菌粘附到成熟的生物膜发展的全面过程。细菌接种 5 小时，而 MZOnano QCM 的信号在约 5 小时后可检测到，然后持续 24 小时。因此，使用这种 MZOnano 改进的多功能传感技术动态监测从细菌粘附到成熟的生物膜发展的全面过程。细菌接种 5 小时，而 MZOnano QCM 的信号在约 5 小时后可检测到，然后持续 24 小时。因此，使用这种 MZOnano 改进的多功能传感技术动态监测从细菌粘附到成熟的生物膜发展的全面过程。