Name: Iridium-Oxid-reduziertem Graphenoxid Nanohybrid- Thin Film Modified Siebdruck Elektroden als Einweg-Elektro Papier Mikrofluidik pH-Sensoren (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-11-22T12:30:00.000+00:00
Duration: 9 min 15 s
Description: Erfahren Sie die elektrochemische Synthese von IrO2-RGO-Nanohybrid-Dünnschichten für tragbare pH-Sensoren mit Papier-Mikrofluidik. Diese Methode ermöglicht schnelle, präzise Point-of-Care-Messungen bei geringem Probenbedarf.

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Diese Arbeit wurde durch einen Zuschuss aus dem Wasser Ausrüstungen und Politik (WEP) NSF Industrie / Universität Cooperative Research Center (I / UCRC) unterstützt. Die Autoren sind auch dankbar, dass die Hjalmar D. und Janet W. Bruhn Fellowship und Louis und Elsa Thomsen Wisconsin Distinguished Graduate Fellowship JY an der UW-Madison bereitgestellt

1. μPAD und Geräte Vorbereitung <ol><li> Gravieren eine 500 &amp; mgr; m Nut auf dem Boden Kunststoff-Halter SPE mit einem ABS oder einem kompatiblen Kunststofffolie durch dreidimensionale (3D) Fräsmaschine und Schaftfräser zu beherbergen, die 1,6 mm Durchmesser aufweist. Halten SPE und μPAD fest an ihrem Platz während der Prüfung mit dem Halter (1A). </li><li> Machen Sie einen Stempel und eine Vakuumdeckel mit Kunstharz Tablette oder kompatible Plastikfolie mit konvexen und konkaven Mustern, die jeweils von der 3D-Fräsmaschine, um Muster hydrophoben PDMS Barrieren auf Papierauflagen. <ol><li> Bereiten eines Gemisches aus PDMS Vorpolymers und Vernetzungsmittel in einem Verhältnis von 10: 1 oder wie vom Hersteller vorgeschlagen, Mischung mit Spatel und anzuwenden geeigneten Menge auf die konvexe Oberfläche des PDMS-Stempels. </li></ol></li><li> Platzieren Sie den Stempel auf einer Filterpapierunterlage vorgeschnitten auf die gewünschte Größe und dann der Vakuumabdeckung an der gegenüberliegenden Seite des Stempels über das Papier. bewerben vacuum bis zu 30 sec durch eine Handvakuumpumpe. Entfernen Sie den Papierblock aus dem Stempel und Vakuumdeckel und backen in einem Umluftofen für 10 min bei 80 ° C , um die gemusterten PDMS (1B) zu härten. Das resultierende Papierblock hat eine etwa 0,2 cm 2 Erfassungsbereich und 1 cm x 0,4 cm hydrophile Probe Wicking Region. Hinweis: Besondere Vorsichtsmaßnahmen auf die Menge der aufgebrachten PDMS und Vakuumzeit eine mögliche Kontamination PDMS in der inneren hydrophilen Bereich des Filterpapiers zu vermeiden, in denen die flüssigen Proben übertragen werden. </li></ol> 2. Änderung der SPEs mit IrO 2 -RGO Nanohybrid- Thin Films <ol><li> Tropfen gegossen 3 ul wie hergestellt 1 mg ∙ ml -1 GO Lösung auf dem Graphit - Kohlenstoff - Arbeitselektrode von SPE mit einer Mikropipette und lassen Sie es bei Raumtemperatur in einer Petrischale trocken. Spülen Sie einen pH - Wert 5,0 PBS - Puffer mit N 2 für 20 min, tauchen die SPE in den 10 ml entlüftetes PBS - Puffer unter Beibehaltung N &lt;sub&gt; 2 fließt, und 100 Zyklen von wiederholten kathodischen Potentialzyklen von 0,0 bis -1,5 V durchzuführen , um elektrochemisch in RGO GO reduzieren. Spülen Sie die SPE mit DI-Wasser in einer Spritzflasche und trocken bei Raumtemperatur. Hinweis: Gut abgeblättert GO Blätter, durch elektrostatische Abstoßung stabilisiert, sind aus Graphitpulver modifizierten Hummer Verfahren wie anderswo 7 berichtet. Die Homogenität der so synthetisierten RGO Film ist wichtig, weil sie als Kohlenstoffträger für ein weiteres Wachstum von IrO 2 Dünnschichten dient. </li><li> Make 100 ml IrO 2 Abscheidungslösung , bestehend aus 0,15 g Iridiumtetrachlorid (IrCl 4), 0,6 ml 50% (w / w) Wasserstoffperoxid (H 2 O 2) und 0,5 g Oxalsäure dehydrieren , indem sie in DI Wasser zugegeben. Allmählich kleine Menge wasserfreies Kaliumcarbonat unter Rühren hinzu, bis der pH-Wert 10,5, die von einem Labor-basierten pH-Messgerät überprüft erreicht. Dann Lösung färbte sich gelblich. Altern der Lösung für 48 Stunden bei Raum temperatuseine Farbe wieder, dann wird schließlich blass blau. </li><li> Legen Sie die RGO-SPE in der obigen Abscheidungslösung und gelten für 5 min ein konstantes Potential von +0,6 V. Die Dicke der IrO 2 dünne Filme können gerade durch die Abscheidungspotential und Zeit gesteuert werden. </li><li> Bestätigen die Struktur des Erfassungsbereichs durch SEM. Erwerben Sie REM - Aufnahmen folgenden Anweisungen am Materials Science Center in der Universität von Wisconsin-Madison, wie wir vor dem 7. tat. </li></ol> 3. Konstruktion von Kostengünstige und bewegliche Digital-pH-Meter <ol><li> Bauen Sie eine preiswerte und miniaturisierten pH - Messgerät mit digitaler Anzeige von aufstecken entweder eine Reihe von zwei Einzel LF356N Operationsverstärker (OpAmps) oder ein INA111 Hochgeschwindigkeits - Feldeffekttransistor (FET) -Eingang Instrumentenverstärker (hohe Eingangsimpedanz&gt; 10 12 Ω) auf Versuchsaufbau ausreichend hohe innere Impedanz für stabile Messungen zu erzielen. Hinweis: Alle Teile sind leicht acgänglich von elektronischen Geschäften und leicht zusammengebaut werden kann. </li><li> Verwenden Sie die IrO 2 -RGO-SPE als pH - Sonde und OpAmps als Unity - Gain - Buffer. Schließen Sie zwei geerdet 9 V Alkaline Verbraucherbatterien in Serie den pH-Messgerät mit Strom zu versorgen und stecken in den Drähten in die Steckbrett auf der Grundlage der Pin-Layout von OpAmps. </li><li> Verbinden Sie die Kathode und die Anode an Pin 7 und 4. Verbinden Sie auch die positiven und negativen Sonden eines Digital-Multimeter an den Pins 6 und 5 von OpAmps jeweils die Ausgangsspannung und Anzeigewerte zu messen. Referenz- und Arbeitselektroden von SPE sind mit den Pins 2 und 3 entsprechend. Detaillierte Anschlüsse sind in Figur 1D gezeigt ist . </li></ol> 4. pH-Messungen <ol><li> Herstellung von 100 ml BR-Puffer mit 0,04 M äquimolaren Phosphorsäure, Essigsäure und Borsäure und mischen sich mit verschiedenen Volumina (5, 25, 42, 60, 78 und 98) von 0,2 M Natriumhydroxid (NaOH) verschiedenen pH-Werten von 2 bis erreichen 12 für die Kalibrierung. </li><li> LocμPAD auf der Oberseite der Spürfläche ate gemustert. Berg 60 ul flüssige Proben direkt von einer Mikropipette in die hydrophile Bereich des μPAD für Feuchtigkeitsregulierung. Die μPAD kann mit oder ohne ABS-Abdeckung an ihrem Platz gehalten werden, wenn es benetzt wird. </li><li> Messen Sie das Spannungssignal zwischen dem IrO 2 -RGO Arbeitselektrode und der Ag / AgCl - Referenzelektrode im Laufe der Zeit entweder mit einem Labor-basierten CHI 660D elektrochemischen Analysegerät oder dem tragbaren digitalen pH - Meter, wenn die offenen Kreispotentiale (OCP) stabilisiert sich (potenzielle Variationen &lt;5%). </li><li> Halten den Abtastbereich wet durch die Papierunterlage in flüssigen Proben Eintauchen getestet werden, falls erforderlich, einen besseren elektrischen Kontakt sowie stabile und reproduzierbare Messwerte in den Langzeitbetrieb zu erreichen. Aufgenommen im stationären Zustand OCP-Werte werden bei jedem pH-Wert gemittelt, um eine Kalibrierungskurve zu bestimmen. </li></ol>

<ol><li>Greenblatt, M., Shuk, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solid-state+humidity+sensors%5BTitle%5D)+AND+%22Solid+State+Ionics%22%5BJournal%5D)">Solid-state humidity sensors.</a> Solid State Ionics. , 86-88, Part 2 995-1000 (1996).</li>
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<li>Bezbaruah, A. N., Zhang, T. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+anodically+electrodeposited+iridium+oxide+film+pH+microelectrodes+for+microenvironmental+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Fabrication of anodically electrodeposited iridium oxide film pH microelectrodes for microenvironmental studies.</a> Anal. Chem. 74, 5726-5733 (2002).</li>
<li>Marzouk, S. A. M., Ufer, S., Buck, R. P., Johnson, T. A., Dunlap, L. A., Cascio, W. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electrodeposited+iridium+oxide+pH+electrode+for+measurement+of+extracellular+myocardial+acidosis+during+acute+ischemia%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Electrodeposited iridium oxide pH electrode for measurement of extracellular myocardial acidosis during acute ischemia.</a> Anal. Chem. 70, 5054-5061 (1998).</li>
<li>Prats-Alfonso, E., Abad, L., Casañ-Pastor, N., Gonzalo-Ruiz, J., Baldrich, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Iridium+oxide+pH+sensor+for+biomedical+applications.+Case+urea-urease+in+real+urine+samples%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens.+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">Iridium oxide pH sensor for biomedical applications. Case urea-urease in real urine samples.</a> Biosens. Bioelectron. 39, 163-169 (2013).</li>
<li>Bitziou, E., O'Hare, D., Patel, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+detection+of+pH+changes+and+histamine+release+from+oxyntic+glands+in+isolated+stomach%5BTitle%5D)+AND+%22Anal.+Chem%22%5BJournal%5D)">Simultaneous detection of pH changes and histamine release from oxyntic glands in isolated stomach.</a> Anal. Chem. 80, 8733-8740 (2008).</li>
</ol>

Die Autoren haben keine konkurrierenden finanziellen Interessen.

Geräte-Setup Der pH - Sensor arbeitet , indem die OCP zwischen den Arbeits- und Referenzelektroden gemessen wird , da sie proportional zu dem negativen Logarithmus der H + -Konzentration ändert. Die Messungen können sowohl Potentiostaten von einem Labor-basierten erreicht werden wie CHI 660D und einfachen pH-Meter auf Versuchsaufbau konstruiert mit durch das Multimeter zu lesen. Zwei verschiedene tragbare pH - Meter wurden mit zwei 9 V Alkaline - Batterien in ähnl...

Die Bestimmung des pH-Wertes ist allgegenwärtig in der Nahrung, physiologische, medizinische und Umweltstudien. Zwei häufigsten Werkzeuge zur pH-Erkennung sind pH-Streifen und pH-Meter. Papierstreifen werden mit Farbe wechselnden pH-Indikator-Moleküle imprägniert, aber das Lesen manchmal in pH-Bereiche beschränkt ist, subjektiv und semi-quantitative mit einigen Abweichungen. Auf der anderen Seite, einem pH-Meter auf herkömmliche Weise mit einer Glaselektrode ausgestattet ist, kann pH genau auf die 0,01-Ebene zu messen, und die Anzeige durch einen Digital-Benutzeroberfläche. Lab-basierten pH-Meter muss nicht nur besondere Sorgfalt bei der Wartung und Kalibrierung, aber auch nicht gut auf kleine Probenvolumina und erfordern oft einen sauberen Behälter, wie ein Becherglas Messungen durchzuführen. Trotz ihrer Empfindlichkeit, Selektivität und Stabilität, leiden Glaselektroden aus Säure / Basen - Fehler, eine hohe Impedanz, Temperatur Instabilität und mechanischen Brüchigkeit 1. Daher ist es vorteilhaft, einen pH-Messsystem zu haben, das embodies die Genauigkeit der pH-Meter und die Einfachheit und Kostenaspekte der pH-Streifen. Es gibt immer einen ungedeckten Bedarf an solchen Werkzeugen unter begrenzten Ressourcen Bedingungen in vielen Entwicklungsregionen, wo teure Labor-basierte Geräte oder kommerzielle Labors unerschwinglich sind. Auch die zunehmende Bedeutung der neuen, leicht zu bedienende Vor-Ort-Messplattformen wird durch eine solche Nachfrage nach Point-of-Care-Erkennung geschoben. Die elektrochemische Detektion ist einfach, leicht zu miniaturisieren und zufriedenstellend empfindlich, wie sie durch die kommerzialisiert Low-Cost-SPEs und verschiedene Zuckermesssysteme auf dem Markt unter Beweis gestellt. Als leicht, flexibel und wegwerfbar porösem Material, Papier können auch verschiedene steuerbare Eigenschaften, wie beispielsweise unterschiedliche Porengrößen, funktionellen Gruppen und wicking Raten aufweisen. Als Papiersubstrat wirkt sich kaum Analytdiffusion und elektrochemische Detektion 2-4, Kombination von Papier-Fluidikvorrichtungen und elektro Techniken hat recently erhalten umfangreiche Interessen. Ein offensichtlicher Vorteil solcher Kombinationen ist die kleine Menge des Probenvolumens in der Messung verwendet, die möglicherweise Störungen durch Schwingungen und Konvektion während der Messungen zu verhindern. Zum Beispiel, gemusterte mikrofluidischen Pads angewendet wurden und flüssigen Proben zum Nachweis von Schwermetallionen Erfassungsbereich von SPEs liefern Docht und 2,5 Glukose. Ähnliche Geräte Papier mikrofluidischen Elektrochemilumineszenz unter Verwendung etabliert NADH Erkennung 4 zu erreichen. In jüngerer Zeit können einfache elektrochemische Papier mikrofluidischen Vorrichtungen auf einem Glasträger mit Bleistift Elektroden 6 oder mit Enzympapier und SPEs 3 eingebaut werden. Ein Nano - Hybrid Dünnschichtmaterial besteht aus IrO 2 und RGO wurde vorbereitet durch eine einfache und effiziente elektrochemischen Ansatz. Wir fanden heraus , dass auf die unregelmäßige und grobe SPE graphitischen Kohlenstoffoberfläche, anodisch elektrolytisch IrO 2 dünne Film nichtohne Hilfe von RGO glatt und stabil sein. Die resultierende IrO 2 -RGO SPE wurde in eine Papier Mikrofluidik - Vorrichtung integriert , die hydrophobe Barrieren für die pH - Mess gemustert hat. Die zusammengebaute Vorrichtung zeigte eine hervorragende analytische Leistungen in pH-Mess mit einem leicht Super-Nernst-Verhalten. Die Ergebnisse sind vergleichbar mit einem herkömmlichen Labor-basierten pH-Meter mit Glaselektroden. Schließlich kosteneffektive miniaturisierten pH-Meter wurden auf einem Steckbrett gebaut mit einem Digitalmultimeter Ruhepotential Ausgangssignal zu messen. Die Messungen des tragbaren pH-Meter korreliert gut mit denen eines kommerziellen Labor-pH-Meter.

<table><tbody><tr><td>Siebdruckelektroden</td><td>Zensor</td><td>TE100</td><td>3-Elektroden integriert</td></tr><tr><td>Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Polydimethylsiloxan (PDMS)-Präpolymer und Vernetzermischung</td><td>Dow-Corning Co.</td><td>Sylgard 184 10</td><td>:1 Mischung mit</td></tr><tr><td>Whatman No. 1 Filterpapier</td><td>GE Healthcare Co.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>3D-Frässystem</td><td>Roland DGA Co.</td><td>iModela IM-01</td><td></td></tr><tr><td>PDMS Stempel und Vakuumabdeckung</td><td>Roland DGA Co.</td><td>Sanmodur</td><td>Kunstharz-Tablette</td></tr><tr><td>Handbetriebene Vakuumpumpe</td><td>Cole-Parmer Co.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Elektrochemische Workstation</td><td>CH Instruments</td><td>CHI 660D</td><td></td></tr><tr><td>LF356N Operationsverstärker</td><td>Texas Instruments Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>INA111 Hochgeschwindigkeits-Feldeffekttransistor (FET)-Eingangsverstärker für Instrumente,</td><td>Burr-Brown, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>DMM914 Digital-Multimeter&nbsp;</td><td>Tektronix Inc.</td><td>70979101</td><td></td></tr><tr><td><stark>Von Fisher oder Sigma: </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Iridiumtetrachlorid (IrCl4)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>50% (w/w) Wasserstoffperoxid (H2O2)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Oxalsäuredihydrat</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kaliumcarbonat (K2CO3)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Phosphorsäure</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Essigsäure&nbsp;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Borsäure</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Natriumhydroxid (NaOH)</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Na2HPO4</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>NaH2HPO4</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

iridium-oxid-reduziertem graphenoxid nanohybrid- thin film modified siebdruck elektroden als einweg-elektro papier mikrofluidik ph-sensoren

Iridium Oxide-reduced Graphene Oxide Nanohybrid Thin Film Modified Screen-printed Electrodes as Disposable Electrochemical Paper Microfluidic pH Sensors

Eine einfache, kontrollierbare, kostengünstige und grün elektrochemischen Synthese von IrO 2 -graphene Nano - Hybrid - Dünnfilme entwickelt eine einfach zu bedienende integrierte Papier mikrofluidischen elektrochemischen pH - Sensor für begrenzten Ressource-Einstellungen herzustellen. Unter Vorteile von beiden pH - Meter und Streifen, der pH - Messplattform von hydrophoben Barriere-gemustertes Papier microPad (μPAD) unter Verwendung von Polydimethylsiloxan (PDMS), Siebdruck-Elektrode (SPE) , modifiziert mit IrO 2 -graphene Folien und Form Acrylnitril - Butadien - Styrol besteht (ABS) Kunststoff-Halter. Repetitive kathodischen Potentialzyklus wurde für Graphenoxids (GO) Reduktion eingesetzt, die vollständig elektrochemisch instabil mit Sauerstoff angereicherten Gruppen entfernen und einen 2D-fehlerfreien homogenen Graphen-Dünnfilm mit ausgezeichneter Stabilität und elektronischen Eigenschaften erzeugen. Eine gleichmäßige und glatte IrO 2 Film in nanoskaligen Korngröße anodisch auf den Graphen - Film elektrolytisch, ohnebeobachtbaren Risse. Die sich ergebende IrO 2 -RGO Elektrode zeigte etwas super-Nernstschen Antworten von pH 2-12 in Britton-Robinson (BR) Puffer mit guter Linearität, geringe Hysterese, niedrige Reaktionszeit und Reproduzierbarkeit in verschiedenen Puffern sowie niedrige Empfindlichkeiten auf unterschiedliche interfering ionische Spezies und gelöstem Sauerstoff. Eine einfache tragbare digitale pH-Meter hergestellt wird, dessen Signal mit einem Multimeter gemessen wird, eine hohe Eingangsimpedanz-Operationsverstärker und Verbraucherbatterien verwenden. Die pH-Werte gemessen mit dem tragbaren elektrochemischen Papier-Mikrofluidik-pH-Sensoren waren konsistent mit jenen, gemessen mit einem kommerziellen Labor pH-Meter mit einer Glaselektrode.

Der Aufbau der elektrochemischen IrO 2 -RGO-SPE pH - Sensor enthält Papier Mikrofluidik ist in 1A gezeigt. Die gemusterte Papierblock mit PDMS Hydrophobsperren wurde oben auf dem Gebiet der IrO Erkundung 2 platziert -RGO-SPE , die auf dem ABS - Kunststoff - Halter befindet. Die Erfassungszone Papierkissen wurde sorgfältig mit Elektrodenoberfläche ausgerichtet sind. Eine wässrige Methylenblau - Farbstoff - Lösung wurde verwendet , um die gemusterte P...

Die Studie zeigt , das Wachstum von Iridiumoxid-reduziertem Graphenoxid (IrO 2 -RGO) Nano - Hybrid - Dünnschichten auf unregelmäßige und grobe siebgedruckten Kohlenstoffsubstrat durch eine grüne elektrochemischen Synthese und deren Umsetzung als pH - Sensor mit einer gemusterten Papier-Fluidik - Plattform .

Iridium-Oxid-reduziertem Graphenoxid Nanohybrid- Thin Film Modified Siebdruck Elektroden als Einweg-Elektro Papier Mikrofluidik pH-Sensoren

A facile, controllable, inexpensive and green electrochemical synthesis of IrO2-graphene nanohybrid thin films is developed to fabricate an easy-to-use ...

Das übergeordnete Ziel dieser Methode besteht darin, die elektrochemische Synthese von Graphen-Iridiumoxid-Hybrid-Dünnschichten zu nutzen, um einen tragbaren elektrochemischen Papier-Fluidik-Sensor für pH-Messungen am Point of Care herzustellen. Diese Methode bietet einen neuen Ansatz für Point-of-Care-pH-Messungen, indem sie die Synthese von antarktisch elektroabgeschiedenen Iridiumoxid-Dünnschichten, unterstützt durch reduzierte Graphenoxid-Gerüste, kombiniert. In Verbindung mit mikrofluidischen Papier-Pads und einer digitalen automatischen Anzeige liefert sie tatsächlich einen tragbaren und entsorgbaren pH-Sensor.Diese Technik kombiniert die Eigenschaften von pH-Indikatorpapier und pH-Messgeräten im Festkörperformat unter Verwendung von mikrofluidischen Papierstrukturen und elektrochemischer Detektion, um schnelle, genaue und direkt vor Ort durchführbare pH-Messungen außerhalb von Laboren mit geringem Probenvolumen zu ermöglichen. Die Idee zur Herstellung solcher Vorrichtungen entstand ursprünglich aus dem Wunsch heraus, die relativ geringen pH-Unterschiede von Seewasser in verschiedenen Monaten in Madison, Wisconsin, zu messen. Tatsächlich kann das herkömmliche pH-Papier solch kleine pH-Unterschiede nicht erfassen, und die Ablesung anhand einer Skala ist kaum möglich.Es ist außerdem nicht praktikabel, einen laborbasierten pH-Meter zu verwenden. Befestigen Sie zunächst eine 7 cm × 4 cm × 0,6 cm große Platte aus ABS oder einem anderen geeigneten Kunststoff in der Halterung einer dreidimensionalen Fräsmaschine, die mit einem 1,6-mm-Fräswerkzeug ausgestattet ist. Nutzen Sie die Fräsmaschine, um eine gelenkähnliche Nut mit einer Tiefe von 500 Mikrometern in die Oberfläche einzuräumen.Erstellen Sie die Form, indem Sie zwei Kreise mit einem Radius von 1 cm herstellen, die durch einen 1 cm x 5 mm breiten Kanal verbunden sind. Dieses Muster wird als Stempel verwendet. Danach legen Sie ein separates Kunststoffblatt in die Fräse, das als Vakuumabdeckung dient, und fräsen eine Nut aus, die groß genug ist, um das gesamte Stempelmuster aufzunehmen.Bereiten Sie anschließend ein Gemisch aus PDMS-Prepolymer und Vernetzer im Verhältnis 10 zu 1 vor und mischen Sie die beiden Komponenten mit einem Spatel. Danach geben Sie das Gemisch für fünf Minuten in eine Vakuumkammer, um es zu entgasen. Tragen Sie eine geeignete Menge des entgasten PDMS auf die Kanalnut des Stempels auf, sodass die gesamte Nut gefüllt wird.Entfernen Sie das überschüssige Material mit einem flachen Stück Plastik. Legen Sie dann ein vorab auf die gewünschte Größe zugeschnittenes Filterpapier auf den mit PDMS gefüllten Stempel. Setzen Sie die Vakuumabdeckung auf der gegenüberliegenden Seite des Stempels über das Papier und üben Sie leichten Fingerdruck auf den Stempel aus.Wenden Sie bis zu 30 Sekunden Vakuum mit einer manuell betriebenen Vakuumpumpe an. Entfernen Sie danach den Papierträger und legen Sie ihn 10 Minuten lang bei 80 Grad Celsius in einen Umluftofen, um das Muster im PDMS auszuhärten. Beschaffen Sie zunächst eine Siebdruck-elektrode mit drei Elektroden, bestehend aus einer graphitischen Kohlenstoff-Arbeitselektrode, einer Gegenelektrode und einer Referenzelektrode aus Silber-Silberchlorid-Palettenelektrode.Verwenden Sie dann eine Mikropipette, um drei µL einer 1 mg pro ml Graphitoxid-Lösung auf die graphitische Kohlenstoff-Arbeitselektrode aufzutragen. Lassen Sie die Lösung bei Raumtemperatur trocknen. In der Zwischenzeit spülen Sie 10 ml eines pH 5,0-PBS-Puffers 20 Minuten lang mit Stickstoff. Wenn die Siebdruckelektrode trocken ist, tauchen Sie sie ein, während der Stickstoff weiterhin fließt, in den Puffer. Anschließend verbinden Sie die Elektrode mit einer elektrochemischen Arbeitsstation und führen 100 Zyklen wiederholten kathodischen Potentials von 0,0 bis 1,5 Volt durch, um das Graphenoxid elektrochemisch zu reduzieren. Danach spülen Sie die Siebdruckelektrode mit entionisiertem Wasser ab und trocknen sie bei Raumtemperatur.Die Homogenität des reduzierten Graphenoxid-Films ist wichtig, da sie als Kohlenstoffträger für das anschließende Wachstum von Iridiumoxid-Dünnschichten dient. Bereiten Sie anschließend 100 ml Iridiumoxid-Abscheidelösung in entionisiertem Wasser zu. Geben Sie unter Rühren nach und nach eine kleine Menge anhydres Kaliumcarbonat hinzu, bis der pH-Wert der Lösung 10,5 erreicht und die Lösung eine gelbliche Farbe annimmt.Alteren Sie die Lösung 48 Stunden bei Raumtemperatur. Beobachten Sie während dieses Zeitraums, wie sich ihre Farbe von Gelb zu einem Blassblau verändert. Geben Sie die reduzierte Graphenoxid-Screenprinted-Elektrode in die Iridiumoxid-Abscheidungslösung und verwenden Sie die elektrochemische Arbeitsstation, um fünf Minuten lang eine konstante Spannung von 0,6 Volt anzulegen.Bestätigen Sie die Struktur des Sensorbereichs mittels Rasterelektronenmikroskopie unter Verwendung standardmäßiger Probenvorbereitungs- und Abbildungstechniken für REM. Um mit dem Aufbau des tragbaren digitalen pH-Meters zu beginnen, sammeln Sie die erforderlichen Komponenten, die hier gezeigt sind und in der begleitenden Textanleitung unter der Materialliste aufgeführt werden. Stecken Sie dann den INA 111 Hochgeschwindigkeits-Messverstärker mit Feldeffekttransistor-Eingang auf das Steckbrett, um eine ausreichend hohe innere Impedanz für stabile Messungen zu erreichen.Verbinden Sie anschließend zwei geerdete 9-Volt-Alkaline-Standardbatterien in Reihe, um das pH-Messgerät mit Strom zu versorgen. Verbinden Sie die Kathode mit Pin sieben und die Anode mit Pin vier. Schließen Sie dann einen 10-Megohm-Widerstand zwischen den Pins eins und acht an.Verbinden Sie außerdem die positive Sonde eines digitalen Multimeters mit Pin sechs und die negative Sonde mit Pin fünf. Richten Sie das Multimeter so ein, dass es die Ausgangsspannung misst und anzeigt. Schließen Sie abschließend das Referenzende der modifizierten Siebdruckelektrode an Pin zwei und die Arbeitselektrode an Pin drei an.Stellen Sie 100 ml-Gemische aus Britton-Robinson-Puffern her, indem Sie unterschiedliche Mengen einer 0,2-molaren Natriumhydroxidlösung mit einer 0,04-molaren Säurelösung kombinieren, die aus äquimolaren Mengen an Phosphorsäure, Essigsäure und Borsäure besteht. Bauen Sie als Nächstes das mikrofluidische pH-Messgerät zusammen, indem Sie die modifizierte Siebdruckelektrode in den gefrästen Kunststoffhalter einsetzen und anschließend das mikrofluidische Papier so auf die Elektrode legen, dass sich einer der hydrophilen Kreise über dem Sensor befindet. Geben Sie mithilfe einer Pipette 60 µL einer der pH-Proben direkt auf den hydrophilen Bereich des Mikropads, sodass die Flüssigkeit zum Sensor hinwandert.Danach beginnen Sie mit der Messung des Spannungssignals mithilfe eines zusammengebauten tragbaren digitalen pH-Meters. Sobald das Offenstrompotential konstant wird, notieren Sie den Wert. Wiederholen Sie diesen Vorgang mit jedem der hergestellten Standardlösungen, um eine Eichkurve zu erstellen, wobei jedes Mal ein neues mikrofluidisches Papier verwendet wird.Die für die Siebdruck-Elektroden beschriebene elektrochemische Reduktionstechnik erzeugt einen fehlerfreien, homogenen dünnen Film aus reduziertem Graphenoxid, der unter Rasterelektronenmikroskopie sichtbar ist. Nach der Modifizierung mit Iridiumoxid sollte ein gleichmäßiger und glatter Film ohne erkennbare Risse entstehen. Es ist nur eine geringe Menge an Flüssigkeit erforderlich, da die Probe entlang des mikrofluidischen Papiers zum Sensor hin aufsteigt.In der hier gezeigten Abbildung wurde eine Probe der blauen Farbstofflösung an der Basis des Papiers aufgetragen und zur Sensorposition hin transportiert, wodurch das gesamte Papier eingefärbt wurde. Die Zeit, die benötigt wird, um einen stabilen Messwert zu erreichen, variiert je nach dem pH-Wert der Probe. Wie bei jedem pH-Messgerät ist es wichtig, den Messwert erst abzulesen, nachdem ein stationärer Zustand erreicht wurde.Wenn der stationäre Zustand erreicht ist, bestehen lineare Korrelationen zwischen den Werten, die mit einem mikrofluidischen pH-Sensor erfasst werden, und denen, die mit einem typischen pH-Meter gewonnen werden. Das dünne Hybridfilm-pH-Meter aus Graphen und Iridiumoxid weist eine geringe Hysterese, eine schnelle Ansprechzeit, reproduzierbare Leistungsdaten und eine gute Übereinstimmung mit der kommerziellen Glaselektrode eines laborbasierten pH-Meters auf. Sobald die Methode beherrscht ist, können die pH-Messungen innerhalb weniger Sekunden schnell durchgeführt werden.Mit dieser Methode können andere pH-empfindliche Kohlenstoff-Batterie-Oxid-Hybrid-Dünnschichten auf ähnliche Weise auf beliebigen leitfähigen oder halbleitenden Substraten, wie z. B. Glas-E-Kohlenstoff, Indium-Zinn-Oxid-beschichtetem Glas und Silica, synthetisiert werden. Der elektrochemische mikrofluidische Sensor vereint die Vorteile von pH-Metern und pH-Indikatorpapieren und stellt eine aussichtsreiche Plattform für zukünftige pH-Messungen vor Ort und am Point-of-Care in ressourcenbegrenzten Umgebungen dar.

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Die Organische elektrochemischen Transistor mit lebenden Zellen integriert und zur Ionenfluss über den Magen-Darm-Epithel-Barriere zu überwachen. In dieser Studie wurde eine Erhöhung des Ionenflusses, um eine Unterbrechung der tight junctions, die durch die Anwesenheit der Calcium-Chelatbildner EGTA (Ethylenglykol-bis (beta-aminoethylether)-N, N, N ', N'-Tetra-Essigsäure induzierten verwandten Säure), wird gemessen.

Erkundung der Barrier Gewebestörung mit einem organischen Transistor Elektro

Eine Mikrovorrichtung mit hoher Durchsatzpotential verwendet wird, um dreidimensionale (3D) Dielektrophorese (DEP) mit neuen Materialien zu demonstrieren. Graphen nanoplatelet Papier und doppelseitiges Klebeband wurden abwechselnd gestapelt; 700 um ein Mikro-Brunnen wurde quer zu den Schichten gebohrt. DEP Verhalten von Polystyrol-Kügelchen in der Mikro-und demonstriert.

Entwicklung eines 3D-Graphen-Elektroden-Dielektrophoretische Geräte

Eine mikrofluidischen Biosensor-Plattform wurde entworfen und hergestellt mit kostengünstigen trocken Photoresist Filmtechnik für die rasche und sensible Quantifizierung der verschiedenen Analyten. Diese Einweg-System ermöglicht das elektrochemische Auslesen der Enzym-linked-Assays auf den Chip immobilisiert mittels der Stop-Flow-Technik.

Trockenen Film Photoresist-basierte elektrochemische mikrofluidischen Biosensor Plattform: Gerät Fertigung, On-Chip-Test Vorbereitung und Systembetrieb

Hier berichten wir über das Protokoll für die Herstellung von einer Nafion-beschichtet, Polyaniline funktionalisiert, elektrochemisch reduzierte Graphene Oxid Chemiresistive Mikro pH-Sensor. Diese Chemiresistor-basierte, Solid-State-Mikro-pH-Sensor erkennt pH-Wert-Änderungen in Echtzeit während Lactococcus Lactis Fermentationsprozess.

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Wir beschreiben wässrige und organische Lösungsmittelsysteme zur Elektropolymerisation von Poly(3,4-ethylendioxythiophen), um dünne Schichten auf der Oberfläche von Goldmikroelektroden zu erzeugen, die zur Erfassung von Niedermolekulargewichtsanalyten verwendet werden.

Elektrochemische Herstellung von Poly(3,4-ethylendioxythiophen)-Schichten auf Gold-Mikroelektroden für Harnsäure-Sensoranwendungen

Das vorliegende Protokoll demonstriert die Entwicklung eines elektrolytgesteuerten Graphen-Feldeffekttransistors (EGGFET) Biosensors und seine Anwendung beim Nachweis von Biomarker-Immunglobulin G (IgG).

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Dieses Protokoll beschreibt ein unkompliziertes Verfahren, bei dem praktische Kunststoff-Mikroformen für einfache Mikroprägevorgänge verwendet werden, um Mikrokanäle auf nanofibrilliertem Zellulosepapier herzustellen, wobei eine Mindestbreite von 200 μm erreicht wird.

Mikroprägung: Ein praktisches Verfahren zur Herstellung von Mikrokanälen auf Mikrofluidik auf Nanozellulosepapier

Der Artikel stellt die Protokolle eines Kaskadendesign-Oxidationsprozesses und einer hochbasischen Reduktionsreaktion für die innovative, skalierbare Umwandlung von Graphit in mehrschichtiges Graphitoxidpulver, Graphenoxid-Nanoblätter, supramolekulares reduziertes Graphenoxid-Hydrogel und reduzierte Graphenoxid-Nanomaterialien vor.

Skalierbare Synthesen von Graphenoxid und reduziertem Graphenoxid mittels Kaskadendesign-Oxidation und hochbasischen Reduktionsreaktionen

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NiO-Nanoblüten für nicht-enzymatische amperometrische Erkennung von Glukose

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Polykristalline Silizium-Dünnschicht-Solarzellen mit Plasmonische-enhanced Light-Trapping

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Iridium-Oxid-reduziertem Graphenoxid Nanohybrid- Thin Film Modified Siebdruck Elektroden als Einweg-Elektro Papier Mikrofluidik pH-Sensoren (Video) | JoVE Journal

Iridium-Oxid-reduziertem Graphenoxid Nanohybrid- Thin Film Modified Siebdruck Elektroden als Einweg-Elektro Papier Mikrofluidik pH-Sensoren

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