מאמר שיטה

תרגום פעילויות מעבר אלקטרונים חוץ-תאיות באמצעות טרנזיסטורים אלקטרוכימיים אורגניים

DOI:

10.3791/67928

⸱

31 בינואר 2025

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1McKetta Department of Chemical Engineering, University of Texas at Austin, 2Department of Electrical and Computer Engineering, The University of Texas at Austin, 3Microelectronics Research Center, The University of Texas at Austin, 4Department of Biomedical Engineering, Northwestern University, 5Simpson Querrey Institute, Northwestern University, 6Department of Pharmaceutical Chemistry, University of California San Francisco, 7Department of Biology, Stanford University, 8Department of Chemistry, University of Texas at Austin

במאמר זה

סיכום

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לשימוש בטרנזיסטורים אלקטרוכימיים אורגניים (OECTs) כדי לתרגם פעילות העברת אלקטרונים חוץ-תאית (EET) ב- Shewanella oneidensis לאותות חשמליים. מערכת OECT ההיברידית מספקת חוסן, רגישות ופוטנציאל משופרים לבדיקות מהירות בעלות תפוקה גבוהה, מה שהופך אותה לכלי יעיל למדידות EET.

תקציר

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

העברת אלקטרונים חוץ-תאית (EET) היא תהליך שבאמצעותו מיקרואורגניזמים מסוימים יכולים להעביר אלקטרונים דרך קרום התא שלהם לקולטי אלקטרונים חיצוניים, ולקשר את חילוף החומרים התאי לסביבתם. בעוד Geobacter ו Shewanella היו המודלים העיקריים לחקר EET, מחקרים חדשים מגלים כי זנים פעילים EET קשורים גם עם תסיסה ואת מיקרוביום המעי האנושי. תוך מינוף היכולת של EET לגשר בין מערכות ביולוגיות ואלקטרוניות, אנו מציגים פרוטוקול לשימוש בטרנזיסטורים אלקטרוכימיים אורגניים (OECTs) כדי לתרגם פעילות EET מיקרוביאלית לאותות חשמליים הניתנים לזיהוי בקלות. מערכת זו מאפשרת שימוש בתגובות תאיות לגירויים חיצוניים עבור יישומי ביו-חישה ומחשוב ביולוגי. באופן ספציפי, הדגמנו את ביטול הסימום של פולי מסוג p (3,4-ethylenedioxythiophene): poly(styrenesulfonate) (PEDOT: PSS) ערוץ ב- OECT מונע על ידי EET תאי מ Shewanella oneidensis. על ידי שליטה בשעתוק שטף EET על ידי מעגלים גנטיים, אנו מבססים את יכולת החישה הביולוגית של מערכת OECT היברידית זו לזהות גירויים כימיים, כגון מולקולות השראה. יתר על כן, אנו מציגים שערים לוגיים בוליאניים מבוססי פלסמיד בתוך התאים, המאפשרים להם לעבד אותות סביבתיים ולהניע שינויים נוכחיים ב- OECTs, מה שמדגים עוד יותר את פוטנציאל המחשוב הביולוגי של התקנים אלה. שיטה זו מספקת ממשק חדשני בין מערכות ביולוגיות ואלקטרוניקה, ומאפשרת בעתיד יישומי סינון, חישה ביולוגית ומחשוב ביולוגי בתפוקה גבוהה.

מבוא

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

התקנים שיכולים להמיר ולהגביר פעילויות ביולוגיות וכימיות לאותות חשמליים הם חיוניים בתחומים שונים, כגון חישה 1,2, מחשוב נוירומורפי 3,4 ואלקטרוניקה לבישה5. בין אלה, טרנזיסטורים אלקטרוכימיים אורגניים (OECTs) התגלו כממשקים יוצאי דופן בין מערכות ביולוגיות לבין קריאות אלקטרוניות בשל התאמתם לסביבות מימיות ומתחי הפעלה נמוכים 6,7. OECTs נבדלים מאלקטרוניקה קונבנציונלית בכך שהם מנצלים יונים באלקטרוליט כדי לווסת את המוליכות של תעלה אורגנית, אשר משלבת הובלה יונית ואלקטרונית כדי להשיג מוליכות יוצאת דופן8. מאפיינים אלה הופכים את OECTs לאידיאליים עבור התממשקות מערכות ביולוגיות עם אלקטרוניקה, מכיוון שהם יכולים להגביר אותות ביולוגיים חלשים ולתרגם אותם לקריאות חשמליות.

OECTs פועלים על ידי שינוי מצב הסימום של תעלה מוליכה יונית-אלקטרונית מעורבת באמצעות דיפוזיה יונית, הנשלטת בדרך כלל על ידי הפעלת מתח באלקטרודת השער. עם זאת, תגובות ביולוגיות או חמצון-חיזור יכולות גם לשנות את מוליכות התעלה, ולאפשר ל-OECTs להגיב למגוון גירויים כימיים וביולוגיים. תפקוד OECTs עם דו-שכבות ליפידים, תעלות יונים או ביומולקולות מאפשר להם לזהות אנליטים ספציפיים, מה שהופך אותם שימושיים עבור יישומי חישה 9,10. לדוגמה, OECTs שולבו עם אנזימים פעילים חמצון-חיזור כמו גלוקוז אוקסידאז כדי להעביר אלקטרונים ישירות לתעלה, ולכוונן את המוליכות שלה בתגובה לריכוז גלוקוז11. בעוד תצורות כאלה יעילות עבור biosensing, הם מוגבלים ביכולת החישוב שלהם בשל ההתנהגות הפשוטה יחסית של אנזימים בודדים או חלבונים.

לעומת זאת, תאים חיים, במיוחד חיידקים, מציעים פלטפורמה רב-תכליתית המסוגלת לבצע חישובים מורכבים וחזקים 4,12,13,14,15. לחיידקים אלקטרואקטיביים כמו Shewanella oneidensis ו-Geobacter sulfurreducens יש יכולת ייחודית להעביר אלקטרונים דרך קרום התא שלהם בתהליך המכונה העברת אלקטרונים חוץ-תאיים (EET). בתנאים אנאירוביים, החיידקים האלה מקשרים את התהליכים המטבוליים שלהם להפחתה או חמצון של קולטי אלקטרונים חיצוניים, כולל מתכות, תחמוצות מתכת וחומרים סינתטיים כמו פולימרים מוליכים16 וננו-חלקיקים17 (איור 1A). יכולת זו נוצלה בתאי דלק מיקרוביאליים לייצור חשמל ומציעה פוטנציאל ליישומים ביו-אלקטרוניים מתקדמים יותר18,19. בנוסף, התקדמות בביולוגיה סינתטית אפשרה מניפולציה גנטית מדויקת של חיידקים אלקטרואקטיביים כדי לשלוט במסלולי EET. על ידי הנדסת מעגלים גנטיים המווסתים את הביטוי של גנים הקשורים ל-EET, חוקרים יכולים לווסת שטף אלקטרונים בתגובה לרמזים סביבתיים ספציפיים או פעולות לוגיות חישוביות20,21. בקרה גנטית זו על EET פותחת דרכים ליצירת מערכות ביו-היברידיות שבהן חישובים חיידקיים מתממשקים ישירות עם התקנים אלקטרוניים כמו OECTs. לדוגמה, מעגלים גנטיים חיידקיים יכולים להיות מתוכננים להגיב לשילובים של קלטים כימיים, להפעיל או לכבות מסלולי EET ובכך לווסת את המוליכות של ערוץ OECT. זה יאפשר קריאה חשמלית ישירה של חישובים חיידקיים, תוך עקיפת הצורך בכתבים פלואורסצנטיים או ביולוגיים מסורתיים אחרים.

ההתקדמות האחרונה הדגימה את הפוטנציאל של צימוד OECTs עם חיידקים אלקטרואקטיביים. לדוגמה, Méhes et al. השתמשו ב- S. oneidensis כדי לנטר פעילות EET בזמן אמת עם OECT מסוג p, מה שמדגים כיצד ניתן לעקוב אחר מטבוליזם חיידקי באופן חשמלי22. בעוד עבודה זו מדגישה את האפשרות של שימוש OECTs כדי לזהות פעילות חיידקית, הפוטנציאל של המערכת ההיברידית עבור biosensing ו biocomputing עדיין נחקר. כדי להתמודד עם זה, פיתחנו לאחרונה טרנזיסטורים היברידיים המשלבים S. oneidensis מהונדס גנטית לתוך OECTsמסוג p 23. התוצאות הראו שניתן לסלק את הסימום מתעלת OECT באמצעות פעילויות EET חיידקיות (איור 1B). כדי לשפר עוד יותר את יכולות החישה הביולוגית ולקבל תובנות מכניסטיות על תהליך הסרת הסימום, הנדסנו זני S. oneidensis עם מעגלים גנטיים המווסתים את שטף EET. התוצאה היא שינויים צפויים בפלט OECT בתגובה לרמזים סביבתיים כגון מולקולות השראה. יתר על כן, על ידי שילוב לוגיקה בוליאנית במעגלים גנטיים אלה, אפשרנו קריאות חשמליות ישירות של חישובים חיידקיים מורכבים.

כאן, אנו מציגים את הפרוטוקול המקיף לפעולת הטרנזיסטור ההיברידי, המכסה את ייצור המכשיר, הכנת תרביות תאים, הליכי מדידה וניתוח נתונים. בנוסף, אנו מתייחסים לשיקולים מרכזיים כגון ניקוי מכשירים, שימוש חוזר והפוטנציאל לאוטומציה בבדיקות תפוקה גבוהה.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

הערה: כל הכימיקלים שימשו כפי שהתקבלו ללא טיהור נוסף. אם לא צוין, נעשה שימוש בכימיקלים ברמה אנליטית.

1. ייצור מכשירי OECT

הערה: ה-OECTs מיוצרים על שקופיות מיקרוסקופ קוורץ תוך שימוש בטכניקות מיקרו-פבריקציה סטנדרטיות שהותאמו מעבודות קודמות24. כפי שניתן לראות באיור 2A, שמונה התקני OECT מסודרים בשקופית סטנדרטית אחת. יריעות פולידימתילסילוקסאן (PDMS) חתוכות מראש ממוקמות על השקופית כדי ליצור תאי OECT ויציאות גישה. פולימר מוליך מסוג P poly(3,4-ethylenedioxythiophene): poly(styrenesulfonate) (PEDOT: PSS) משמש עבור תעלת OECT ואלקטרודת השער, עם ממדים של 150 מיקרומטר x 10 מיקרומטר עבור התעלה ו- 500 מיקרומטר x 500 מיקרומטר עבור קצה השער ( איור 2B). סיכום של תהליך הייצור והרכבת ההתקן של ערוץ OECT מוצג באיור 2C.

  1. ייצור אלקטרודות זהב
    1. נקו את מגלשות הקוורץ על ידי שטיפתן באצטון, איזופרופיל אלכוהול (IPA) ומים שעברו דה-יוניזציה (DI). ייבשו במכה עם גז N2 .
    2. בצע ניקוי פלזמה O2 עם 50 sccm ב 150 W במשך 120 שניות.
    3. מעיל ספין AZ5209e photoresist (PR) עם 2 שלבים: הראשון ב-500 סל"ד, תאוצה של 100 סל"ד לשנייה במשך 5 שניות, והשני ב-2000 סל"ד, תאוצה של 1000 סל"ד לשנייה במשך 45 שניות.
    4. אופים ב-90 מעלות במשך 150 שניות.
    5. הפעל את יישור המסכה (Suss MA6) ובחר i-line (365 ננומטר) כמקור UV, הגדר את הפרמטרים: זמן חשיפה כ- 3.5 שניות (13 W), מרווח יישור ב- 15 מיקרומטר, סוג WEC למגע. וסוג החשיפה ל-Hard.
    6. טענו את מסיכת הליתוגרפיה ואת השקופית לתוך היישור, יישרו את השקופית למסיכה ולאחר מכן בצעו את החשיפה הראשונית.
    7. אופים הפוך ב-110 מעלות צלזיוס ל-180 מעלות.
    8. הסר את מסיכת הליתוגרפיה ובצע חשיפה להצפה עם הפרמטרים הבאים: זמן חשיפה כ- 25 שניות (13 W), סוג חשיפה כ- Flood E.
    9. פתח את יחסי הציבור עם מפתח AZ 400K 1:4 מדולל מראש על ידי היצרן. יוצקים את הכמות המתאימה של היזם לתוך צלחת מתגבשת כדי לטבול את המגלשה, וכל הזמן לנער את המנה עם תנועות מעגליות במשך 45 שניות. לאחר מכן, הסר מיד את המגלשה והשרה אותה במי DI למשך 45 שניות, שטוף במי DI וייבוש במכה עם N2.
      הערה: ניתן להשהות את התהליך כאן.
    10. העבר שקופיות למאייד האלומה האלקטרונית. יש לשאוב לטמפרטורה של 2.7 x 10-4 Pa (2 x 10-6 T) או פחות.
    11. הפקידו את שכבת דבק Ti (10 ננומטר) ו- Au (100 ננומטר) ברצף. מהירות התצהיר עשויה להשתנות בהתאם למאייד הספציפי שבו נעשה שימוש. מהירות שיקוע של 0.1 ננומטר לשנייה מומלצת כדי להשיג איזון טוב בין איכות התצהיר לזמן העיבוד.
    12. הסירו את עודפי המתכת על ידי השריית המגלשות באצטון למשך הלילה. לאחר ההשרייה, השתמשו בפיפטה כדי לסלק זרמי אצטון על משטח המגלשה כדי לעקור את שאריות המתכת העודפים. שקופיות הליטר המתקבלות לאחר השלבים לעיל נקראות שקופיות אלקטרודות OECT.
      הערה: לחלופין, השתמש בסוניקציה כדי לסייע בפירוק המתכת העודפת.
  2. PEDOT: ייצור ערוצי PSS
    1. נקו את שקופיות האלקטרודות של OECT על ידי שטיפתן באצטון, IPA ומי DI. ייבשו במכה עם גז N2 .
    2. אופים את המגלשות לפחות 5 דקות בחום של 160°C. הניחו לשקופיות להתקרר לפני הציפוי המסתובב.
    3. מעיל ספין AZ5209e PR עם 2 שלבים: הראשון ב-500 סל"ד, תאוצה ב-100 סל"ד לשנייה ב-5 שניות ואחריה 2000 סל"ד, תאוצה ב-1000 סל"ד לשנייה ב-45 שניות.
    4. אופים ב-90 מעלות במשך 150 שניות.
    5. התחל חשיפה ראשונית עם i-line במצב מגע קשיח למשך 3.5 שניות ב- 13 ואט.
    6. אופים הפוך ב-110 מעלות במשך 180 שניות.
    7. בצע חשיפה להצפה במשך 25 שניות ב- 13 W.
    8. פיתוח עם מפתח AZ 400K 1:4 עבור 45 שניות עם ניעור מעגלי מתמיד של המנה. לאחר מכן, השרו את המגלשות במי DI למשך 45 שניות, שטפו במי DI וייבשו במכה עם N2.
      הערה: ניתן להשהות את התהליך כאן.
    9. סוניק את PEDOT: פיזור PSS למשך 5 דקות על ידי הצפת הבקבוק על אמבט מים DI מלא לקו המילוי של הסוניקטור. סנן את PEDOT: פיזור PSS עם מסנן 0.22 מיקרומטר להסרת גושים.
    10. PEDOT עם מעיל סחרור: PSS ב-3,500 סל"ד עם תאוצה ב-3,500 סל"ד לשנייה ב-60 שניות. יבש ב 90 ° C במשך 15 דקות.
    11. הסר סרט PEDOT:PSS מוגזם על ידי השריית השקופיות באצטון למשך 12 דקות, ולאחר מכן סוניקציה של דקה אחת.
    12. שטפו את המגלשות עם אצטון ולאחר מכן IPA וייבשו בנשיפה עם N2.
    13. בצע טיפול אתילן גליקול (EG) על ידי הנחת המגלשות מעל הפלטה החמה ב 90 ° C, ולאחר מכן לטפטף מספיק EG כדי לכסות את כל PEDOT: PSS במשך 5 דקות. יש לשטוף במי DI ולייבש במכה עם N2. שקופיות הרביעייה המתקבלות לאחר השלבים לעיל נקראות שקופיות OECT.
  3. ייצור תא התקן PDMS
    1. צור יריעות PDMS על-ידי ערבוב הבסיס וחומר הריפוי ביחס של 10:1. יוצקים את התמיסה לתוך התבנית כדי להגיע לעובי של 3 מ"מ ו degas במשך 1 שעה בתא degas 2 רבעים מחובר משאבת ואקום.
    2. רפאו את התערובת על ידי הנחת התבנית על ספסל מפולס למשך 48 שעות בטמפרטורת החדר כדי להבטיח משטחי PDMS חלקים. כסו את העובש כדי למנוע זיהום מפסולת הנישאת באוויר.
    3. גזור את PDMS עם סכיני גילוח וצור את תאי ההתקן ואת יציאות חילופי נוזלים עם אגרופי חור עגולים בקטרים של 5 מ"מ ו -1.5 מ"מ, בהתאמה. ודא שגובה ה- PDMS הוא 3 מ"מ כפי שנשלט במהלך יציקת התבנית (שלב 1.3.1)

2. הכנת מדיה

  1. Autoclave 500 מ"ל של מים טהורים במיוחד, ארבע מחטי ניפוק נירוסטה, שני כובעי בקבוק גומי (עבור צלוחיות 250 מ"ל תחתית עגולה), שני צלוחיות 250 מ"ל תחתית עגולה, ובקבוק מדיה אחד 500 מ"ל זכוכית. אחסנו את המים הסטריליים האולטרה-טהורים בטמפרטורה של 4°C לשימוש עתידי.
  2. הכינו את המדיום הבסיסי 2x Shewanella (SBM) מתוקן עם 2x תערובת מינרלי קורט של וולף 0.1% חומצות קאמינו לפי טבלה 1. סנן לעקר את המדיום לתוך תחתית מדיה זכוכית סטרילית (מתקבל בשלב 2.1) עם מסנן העליון בקבוק. מדיום זה מכונה 2x SBM++, כאשר כל + מציין תוספת של תערובת מינרלי קורט וחומצות קמינו. יש לאחסן בטמפרטורה של 4°C לשימוש עתידי.
  3. מסנן סטרילי (מסנן 0.22 מיקרומטר) כל אחד מהכימיקלים הבאים בנפרד: 50 מ"ל של 1 M נתרן פומרט לתוך צינור צנטריפוגה סטרילי 50 מ"ל; 1 מ"ל של 2.5 מ"ג/מ"ל קנמיצין (KAN), המכונה 100x KAN לתוך צינור מיקרוצנטריפוגה סטרילי. להקצות 1 מ"ל של 60% w / w נתרן לקטט סטרילי (משמש כפי שהתקבל) לתוך צינור microcentrifuge. אחסנו את כל התמיסות המוכנות בטמפרטורה של 4°C.
  4. בנפרד להכין 1 מ"ל של הכימיקלים הבאים צינורות microcentrifuge סטריל: 100 mM isopropyl ß-D-1-thiogalactopyranoside (IPTG), המכונה 100x IPTG; 10 mM 3-oxohexanoyl-homoserine לקטון (OC6), המכונה 100x OC6; 1 mM anhydrotetracycline hydrochloride (aTc), המכונה 100x aTc. יש לאחסן בטמפרטורה של 4°C לשימוש עתידי.
  5. בעזרת הצלוחיות המעוקרות, כובעי הגומי והמחטים שהוכנו בשלב 2.1, נקו את הציר הבינוני. הקצו 200 מ"ל כל אחד של 2X SBM++ סטריליים ומים אולטרה-טהורים לצלוחיות נפרדות בעלות תחתית עגולה של 250 מ"ל. אטמו את הצלוחיות עם כובעי גומי והכניסו מחטי ניפוק סטריליות ליצירת מערך שטיפת גז (מחט כניסת אוויר שקועה בנוזל; מחט יציאת גז מעל פני השטח של הנוזל). לטהר עם N2 במשך 15 דקות.
  6. העבירו את 2x SBM++ ומים אולטרה-טהורים, לקטט, 1M נתרן פומראט, 100x KAN, 100x IPTG, 100x OC6 ו-100x aTc לתוך תא הכפפות לשימוש נוסף עם OECT.

3. ניטור EET סלולרי עם מכשירי OECT

הערה: כדי להבטיח אנארוביות, ניסוי OECT מתבצע בתא כפפות ללא בקרת לחות בטמפרטורת החדר.

  1. יום 1
    1. עיקור והכנת מכשירים
      1. בצע Autoclave של שקופיות OECT, גיליונות PDMS ואלקטרודת ייחוס Ag/AgCl (RE) במיכלים נפרדים. מייבשים באפייה ב-80°. הביאו את שקופיות OECT האוטומטיות ואת Ag/AgCl RE לתא הכפפות.
      2. לספוג חמצן כלוא ביריעות PDMS על ידי חשיפתו לוואקום בחדר הכניסה של תא הכפפות במשך 4 שעות. הרכיבו את התקן OECT על-ידי הצבת גיליונות PDMS מעל שקופיות OECT בתיבת הכפפות.
      3. יש להזריק 45 μL של מדיום SBM מתאים לכל תא OECT. עבור רוב הניסויים, השתמש 1x SBM++ בתוספת לקטט 20 mM. לדוגמה, להכין 1 מ"ל של 1x SBM++ על ידי ערבוב 500 μL של 2x SBM++, 497 μL של מים סטריליים טהורים במיוחד, ו 2.85 μL של 60% w / w נתרן לקטט.
      4. כסה את יציאות תא OECT ביריעות PDMS כדי למנוע אידוי וזיהום בינוניים.
      5. עקוב אחר זרם ערוץ OECT IDS תחת מתח ערוץ קבוע VDS של -0.05 V ומתח שער VGS של 0.2 V עד שהזרם מתייצב. בחירת המתח יכולה להשתנות בהתאם למכשיר OECT או לדגימות ביולוגיות. השתמש באותם מתחי הטיה רציפים עבור השער והתעלה לאורך כל המדידה. הייצוב עשוי להימשך שעות עד מספר ימים, בהתאם לרמת הוואקום ומשך הספיחה בחדר הכניסה.
    2. תרביות תאים
      1. יש לפזר מלאי תאים (מאוחסן בטמפרטורה של -80°C) על גבי לוחות אגר המכילים LB (לזנים שאינם נושאי פלסמיד) או LB עם קנמיצין של 25 מיקרוגרם/מ"ל (לזנים נושאי פלסמיד) ולגדול באופן אירובי בן לילה בטמפרטורה של30°C 20,23.
  2. יום 2
    1. הכנת תאים (תרביות אירוביות)
      1. בחר באופן אקראי מושבות בודדות מתוך לוחות אגר LB (שהושגו בשלב 3.1.2.1) ב 2 מ"ל של 1x SBM ++ בתוספת לקטט 20 mM בצינורות תרבית 15 מ"ל. יש לשמור את התאים למשך הלילה בטמפרטורה של 30°C ו-250 סל"ד רועדים. הכינו מצע גידול של 6 מ"ל ללא תאים כהדברה אביוטית אשר תשמש בהמשך שטיפת תאים.
    2. הכנת תאים (תרבית אנאירובית)
      1. מעבירים צלחות אגר LB המכילות את הזנים לבדיקה לתוך תא הכפפות.
      2. בחר באופן אקראי מושבות בודדות מצלחות אגר LB ב 1 מ"ל של SBM מתאים בתוספת לקטט 20 מ"מ ו 40 מ"מ פומרט בצינורות תרבית 15 מ"ל. לדוגמה, הכינו 1 מ"ל של מדיום עבור זן מושרה IPTG הדורש 1 mM IPTG ו- 25 μg / mL של KAN על ידי ערבוב 500 μL של 2x SBM++, 437 μL של מים סטריליים טהורים במיוחד, 2.85 μL של 60% w / w נתרן לקטט, 40 mM של 1 M נתרן fumarate, 10 μL של 100 mM IPTG, ו 10 μL של 2.5 מ"ג / מ"ל KAN.
      3. שמור על התאים בטמפרטורה של 30°C למשך 18 - 24 שעות מבלי לרעוד. כדי להבטיח השוואה בין אצוות ניסוי, שמרו על זמני גידול עקביים.
  3. יום 3
    1. מדידה אלקטרוכימית ראשונית של OECT
      הערה: סוג אפיון OECT משתנה מסוגים סטטיים, כגון הטיית מתח קבוע, לסוגים דינמיים, כגון פעימות שער. כאן, אנו משתמשים במבחן שלב מתח השער כדי לקבל מאפיינים דינמיים וסטטיים כאחד. הגדרה מחדש של החיבור החשמלי בין OECTs לבין המכשיר (פוטנציוסטט רב ערוצי במקרה זה) נעזרת במעגלים ידניים מותאמים אישית (MUX). ניתן לפתח לוחות MUX אוטומטיים למדידת תפוקה גבוהה.
      1. מדוד את זרם ערוץ OECT IDS המתאים לשלב מתח השער מ- 0 V ל- 0.2 V עם ההגדרות המתוארות להלן (השמות המדויקים עשויים להשתנות בהתאם למכשיר).
      2. ערוץ מכשיר 1 מודד את זרם ערוץ OECT IDS. לשם כך, להגדיר שם טכניקה: אמפרומטריה מהירה; זמן שיווי משקל: 1 שניות; מתח שיווי משקל: - 0.05 V; מתח הטיה: -0.05 V; זמן ריצה: 14 שניות; מרווח מדגם: 0.5 ms.
      3. ערוץ מכשירים 2 שולט במתח שער OECT VGS. לשם כך, הגדר שם טכניקה: מצב מעורב; זמן מצב: 1 שניות; מתח מצב: 0 V; מצב שלב 1: קבוע E; מתח הטיה שלב 1: 0 V; זמן פעולה שלב 1: 4 שניות; מצב שלב 2: קבוע E; מתח הטיה שלב 2: 0.2 V; זמן פעולה שלב 2: 10 שניות; מרווח מדגם: 0.5 ms.
      4. חזור על בדיקת שלב מתח השער (שלבים 3.3.1.1 עד 3.3.1.3) עבור כל ה- OECTs. שלב זה יכול להיות אוטומטי עבור בדיקות תפוקה גבוהה.
      5. החל מתח ערוץ קבוע VDS של -0.05 V ומתח שער VGS של 0.2 V על כל OECTs עד לחיסון. ודא שמתחי ההטיה זהים לאלה המשמשים במהלך ייצוב ההתקן (שלב 3.1.1.5).
    2. הכנת אינוקולום (תרביות אירוביות)
      1. שטפו את התאים באופן משולש על ידי צנטריפוגה במהירות של 1503 x גרם למשך 4 דקות והשעיה מחדש ב-1 מ"ל של מדיום טרי המשמש לצמיחת התאים (שלב 3.2.1.1). לאחר הסחרור האחרון (3RD), השהה מחדש את התאים ב- 0.5 מ"ל (או מחצית מנפח התרבית המקורי) כדי לקבל תרחיף תאים מרוכז ב- OD600 של 1 - 3.5. כוונן את נפח המתלים הסופי בהתאם.
      2. העבירו את מתלה התא לתא הכפפות.
      3. כדי לקבל את החיסון, דללו את התאים ל-OD600 מיועד של 0.1 (או פי 10 מהחיסון OD600). למדיום האשליה יש אותה מבנה כמו למדיום הצמיחה, אבל הכינו אותו רענן בתא הכפפות עם מניות מדיה מטוהרות. לדוגמה, אם התאים גודלו באופן אירובי ב-SBM++ בתוספת לקטט, הכינו SBM++ טרי בתוספת לקטט בתא הכפפות לדילול האינוקולום.
      4. עצור את הפוטנציוסטט. הזריקו 5 μL של החיסון לתוך תא OECT (המכיל 45 μL של SBM מתאים) כדי להשיג OD600 סופי של 0.01 ב- OECT. כסה את יציאות תא OECT ביריעות PDMS כדי למנוע אידוי וזיהום בינוניים.
    3. הכנת אינוקולום (תרביות אנאירוביות)
      1. כדי לקבל את החיסון, לדלל את תרביות התאים פי 10. השתמש במדיום אשליה שיש לו מבנה זהה למדיום הצמיחה אך חסר את הפומראט. לדוגמה, אם התאים גודלו באופן אנאירובי ב-SBM++ בתוספת לקטט, פומרט, KAN ו-IPTG, הכינו SBM++ טרי בתוספת לקטט, KAN ו-IPTG בתיבת הכפפות לדילול האינוקולום.
      2. עצור את הפוטנציוסטט. יש להזריק 5 μL של החיסון לתוך תא OECT (המכיל 45 μL של SBM מתאים). כסה את יציאות תא OECT ביריעות PDMS כדי למנוע אידוי וזיהום בינוניים.
    4. מדידה רציפה ונקודות זמן
      1. החל מתחי הטיה קבועים על ערוצי OECT (VDS = -0.05 V) ושער (VGS = 0.2 V) לאורך כל הניסוי, למעט במהלך מדידות נקודת זמן כאשר הפוטנציוסטט מחובר ל- OECTs בודדים לצורך אפיון.
      2. הפעל את הניסוי במשך 24 שעות לאחר החיסון. שקול את המדידה לפני החיסון (ראה שלב 3.3.1) כנקודת זמן של 0 שעות.
      3. שינויים משמעותיים במצב סימום ערוץ OECT מתרחשים בדרך כלל במהלך 8 השעות הראשונות. בחר 5-7 נקודות זמן למדידות במהלך תקופה זו, ולאחר מכן מדידה אחת בין 12 שעות ל- 16 שעות, ונקודת הזמן הסופית בסימן 24 שעות. נקודות זמן לדוגמה יכולות לכלול מיד לאחר החיסון ובנקודות זמן של שעה, שעתיים, 3 שעות, 4.5 שעות, 6 שעות, 8 שעות, 18 שעות ו-24 שעות לאחר החיסון.
      4. כדי להימנע ממדידות בשעות הלילה המאוחרות, התחל את החיסון (ראה שלב 3.3.2 או 3.3.3) מוקדם ביום כדי להתאים למדידות התכופות של נקודות הזמן במהלך 8 השעות הראשונות.
      5. חזור על השלב המתואר ב- 3.3.1 עבור כל מדידת נקודת זמן.
  4. יום 4
    1. מדידת עקומת העברה בנקודת הזמן האחרונה (24 שעות)
      1. הכנס את Ag/AgCl RE לתא OECT על ידי סיבוב ודחיפת RE בעדינות דרך יציאת חילופי הנוזלים.
      2. מדוד את עקומות ההעברה של OECT על ידי טאטוא מתח השער מ- -0.1 V ל- 0.6 V תוך ניטור זרם הערוץ IDS עם הטיה קבועה VDS ב- -0.05 V. מדוד את פוטנציאלי השער ואלקטרודת המקור המדויקים כנגד Ag/AgCl RE.
      3. הגדר את הכלי כמתואר להלן (השמות המדויקים עשויים להשתנות בהתאם לכלי).
      4. ערוץ מכשיר 1 מודד זרם ערוץ OECT IDS, השתמש בהגדרה הבאה: שם טכניקה: כרונואמפרומטריה (CA), זמן שיווי משקל: 5 שניות, מתח שיווי משקל: - 0.05 V, מתח הטיה: -0.05 V, זמן הפעלה: 35 שניות, מרווח מדגם: 0.09915 שניות.
      5. Instrument channel 2 שולט במתח שער OECT VGS, השתמש בהגדרה הבאה: שם הטכניקה: וולטמטריה ליניארית (LSV), זמן שיווי משקל: 5 שניות, מתח שיווי משקל: - 0.1 V, מתח התחלה: -0.1 V, מתח קצה: 0.6 V, שלב מתח: 0.002 V, קצב סריקה: 0.02 V/s.
      6. ערוץ מכשיר 3 מודד פוטנציאל מקור OECT VS מול Ag/AgCl RE, השתמש בהגדרה הבאה: שם טכניקה: פוטנציומטריה במעגל פתוח (OCP), זמן ריצה: 40 שניות, מרווח מדגם: 0.09915 שניות.
      7. ערוץ מכשיר 4 מודד פוטנציאל שער OECT VG מול Ag/AgCl RE, השתמש בהגדרה הבאה: שם טכניקה: פוטנציומטריה במעגל פתוח (OCP), זמן ריצה: 40 שניות, מרווח מדגם: 0.09915 שניות.
      8. חזור על מדידת עקומת ההעברה עבור כל רכיבי OECT. לאחר כל מדידה, שטפו את אלקטרודת הייחוס Ag/AgCl (RE) באתנול 70% ונגבו אותה במגבת חדשה בעלת סיבים נמוכים. ניתן לעשות שימוש חוזר ב- Ag/AgCl RE באותה קבוצת מדגם עבור הטריפליקטים, אך אין לעשות בו שימוש חוזר בין קבוצות מדגם שונות.

4. ניתוח נתונים

  1. חילוץ נתונים
    1. השתמשו בקוד MATLAB מותאם אישית לעיבוד נתונים כדי להפוך את החילוץ והתיעוד של נתונים מהתוכנה המקורית של המכשיר לאוטומטיים, ובכך לקצר משמעותית את זמן העיבוד. סקריפטים של MATLAB זמינים במאגר הנתונים של טקסס (https://doi.org/10.18738/T8/MNKO8D).
  2. עיבוד נתונים
    1. התאם את נתוני זרם IDS של ערוץ OECT כדי לקבל את קבועי הקצב k לניתוח והשוואה נוספים (איור 3). עבור דגימות תאים התומכות ב-EET, אנו מוצאים שהמודל המעריכי היחיד סיפק את ההתאמה הטובה ביותר. לכן, השתמשנו במודל הדעיכה המעריכית החד-פאזית בתוכנת ניתוח כדי להתאים את נתוני סדרת הזמן IDS ולקבל את קבוע הקצב המותאם k. נתוני סדרת זמן IDS אלה יכולים להיות הערך הגולמי או מנורמל לנקודת הזמן של 0 שעות, מכיוון שקבוע הקצב k משקף את קצב השינוי ולא את הערכים המוחלטים.
    2. השג את IDS המנורמל על-ידי חלוקת ערכי IDS בערך נקודת הזמן של 0 שעות (IDS0), המכונה IDS/I DS0.
  3. קביעת קבוע שיעור k
    1. פתח את תוכנת הניתוח (Prism 10, GraphPad) וצור פרויקט חדש על ידי לחיצה על קובץ > קובץ פרוייקט חדש > חדש. תחת הכרטיסיה יצירה, בחר XY. במקטע אפשרויות, הגדר את X למספרים ואת Y ל- Enter והתווה ערך Y יחיד לכל נקודה.
    2. יבא את נתוני IDS הנוכחיים של ערוץ OECT לטבלה. התאם את נתוני IDS למודל הדעיכה המעריכית החד-פאזי על-ידי לחיצה על נתח בכרטיסיה ניתוח. מצא את שיטת הרגרסיה הלא ליניארית (התאמת עקומה) בניתוחי XY. הקפד לבחור את כל ערכות הנתונים שיש להתקין משמאל ולאחר מכן לחץ על אישור.
    3. בחלון הפרמטרים החדש, בחר מודל דעיכת פאזה אחת בקבוצה מעריכי ולאחר מכן לחץ על אישור. משוואת המודל היא כדלקמן:
      Y=(Y0 - רמה)*e-k*X + רמה
      כאשר: Y הוא זרם IDSשל ערוץ OECT, T הוא זמן, k הוא קבוע הקצב.
    4. לאחר קבלת ערכי k, סקור את איכות ההתאמה על ידי בדיקת הערך R בריבוע עבור כל התאמה. התאמה טובה צריכה להיות R2 גבוה מ 0.95.
  4. מבחן t של סטודנט דו-זנבי לא מזווג
    1. כדי להעריך את המובהקות הסטטיסטית בין קבוצות המדגם, בצעו מבחני t של תלמידים דו-זנביים לא מזווגים.
    2. פתח את תוכנת הניתוח וצור פרוייקט חדש על-ידי לחיצה על קובץ > חדש > קובץ פרוייקט חדש. תחת הכרטיסיה יצירה, בחר XY. במקטע אפשרויות, הגדר את X למספרים ואת Y ל- Enter 3 לשכפל ערכים בעמודות משנה זו לצד זו.
    3. ייבא את ערכי קבוע הקצב המותאם k לטבלה. בצע את בדיקת t על-ידי לחיצה על נתח בכרטיסיה ניתוח. מצא את שיטת t test (ובדיקות לא פרמטריות) בניתוחי עמודות. הקפד לבחור שתי ערכות נתונים בכל פעם ולאחר מכן לחץ על אישור.
    4. במדריך לתכנון ניסיוני, בחר לא משויך, כן. השתמש בבדיקה פרמטרית ובמבחן t לא מזווג. נניח שלשתי האוכלוסיות יש אותן אפשרויות SD. ערכי p ייווצרו עבור כל השוואה. באיורים, ערכי p מיוצגים באופן הבא: n.s.: p > 0.05 (לא משמעותי), *: p ≤ 0.05, **: p ≤ 0.01, ***: p ≤ 0.001, ****: p ≤ 0.0001.
    5. חזור על שלבים 4.4.3 -4.4.4 עבור כל ערכות הנתונים הרלוונטיות.

5. ניקוי מכשיר OECT ושימוש חוזר

  1. לאחר הניסוי, יש לפרק את המכשיר ולהרתיח את מגלשות OECT במי סבון (1:10, סבון: מי DI) למשך 15 דקות.
  2. העבירו במהירות את המגלשות לכוס המכילה מי DI בטמפרטורת החדר והמתינו 5 דקות עד שהמגלשות יתקררו. יש לשטוף את המגלשות עם DI ולייבש באוויר נקי.
  3. מדוד את ההתנגדות של ערוץ OECT באמצעות מולטימטר. אם התנגדות הערוץ נמצאת בטווח של 400% מהערך המקורי, ניתן לעשות שימוש חוזר במכשיר לצורך הניסוי לאחר העיקור (שלב 3.1.1). ניתן לנקות את שקופיות OECT גם באמצעות השלבים הבאים והן מתאימות לייצור ערוצים באמצעות שלב 1.2.
    זהירות: תמיסת פיראנה היא קורוזיבי מאוד ויכולה לייצר חום משמעותי. השתמש תמיד בציוד מגן אישי (PPE) מתאים, כולל כפפות, משקפי מגן וחלוק מעבדה. טפל בזהירות רבה ונשמע להנחיות הבטיחות של המוסד.
  4. הכינו את תמיסת הפיראנה במכסה אדים מאוורר היטב. בזהירות ובאיטיות הוסיפו 30% (w/w) מי חמצן ל-98% חומצה גופרתית ביחס של 1:4 תוך ערבוב על ידי הטייה עדינה של הכלי המתגבש קדימה ואחורה.
  5. מניחים את צלחת התגבשות על צלחת חמה מחוממת ב 70 מעלות צלזיוס. השתמש בפינצטה כדי להביא ולטבול את המגלשות בתמיסת פיראנה למשך דקה אחת.
  6. העבירו בזהירות את המגלשות לכוס המכילה מי DI ואפשרו להן לשבת לפחות דקה אחת. יש לשטוף היטב את המגלשות במי DI ולייבש באוויר.
  7. יש להשליך את תמיסת הפיראנה בהתאם להנחיות המוסדיות לסילוק פסולת כימית. נטרלו את תמיסת הפיראנה על ידי הוספתה לאט לכוס המכילה תערובת מי קרח בערך פי 4 מנפח התמיסה. הוסיפו בהדרגה חומר מנטרל (למשל, 10 M NaOH) תוך ניטור ה-pH עם רצועות הבדיקה עד לניטרלי.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

קבוע קצב מותאם k
קבוע הקצב המותאם k של זרם ערוץ OECT IDS משמש כמדד אמין להערכת פעילות EET של המדגם. בעוד שמתחי הטיית השער הקבועים ישפיעו על קבועי הקצב, אנו בוחרים 0.2 V כדי להבטיח הטיה חיובית כדי לעודד מעבר אלקטרונים חיידקי תוך הימנעות משימוש מהיר בסמים במתחי שער גבוהים יותר ומתן ומזעור הלחץ האלקטרוכימי על תאי החיידקים23. מתח הניקוז -0.05 V נבחר כדי להבטיח מדידת זרם אמינה עם לחץ אלקטרוכימי מינימלי על תאי החיידקים. בתנאים אלה, קבועי קצ...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

השוואת תאים אלקטרוכימיים (EC)
יתרון עיקרי אחד של התאמת קבוע הקצב מזרם ערוץ OECT הוא שהוא ממזער את השונות של המכשיר על ידי התמקדות בדינמיקה הבסיסית של שינויי IDS ולא בפלט הגולמי. בשילוב עם יכולת הגברת האותות הטבועה ב- OECTs, גישה זו משפרת את החוסן של מערכות OECT היברידיות בהשוואה לתאים אלקטרוכימיים מסורתיים (EC). לדוגמה, בסוף כל ניסוי OECT בן 24 שעות, עקומות העברה נמדדות על ידי טאטוא מתח אלקטרודת השער VGS מ- -0.1 ל- 0.6 V. זה מושג על ידי חיבור השע...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

המחברים מצהירים כי אין אינטרסים מתחרים.

תודות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

פלסמידים בסיסיים למעגל NAND סופקו בנדיבות על ידי מעבדת Voigt באמצעות Addgene (#49375, #49376, #49377). מחקר זה נתמך כספית על ידי קרן וולש (מענק F-1929, ב.ק.ק.), המכונים הלאומיים לבריאות תחת פרס מספר R35GM133640 (ב.ק.ק.), פרס קריירה של NSF (1944334, ב.ק.ק.), ומשרד חיל האוויר למחקר מדעי תחת פרס מספר FA9550-20-1-0088 (ב.ק.ק). A.J.G. נתמך באמצעות מלגות מחקר לתארים מתקדמים של הקרן הלאומית למדע (פרס תוכנית מס '. DGE-1610403). המחברים מודים על השימוש במתקני מחקר משותפים הנתמכים בחלקם על ידי מכון החומרים של טקסס, המרכז לדינמיקה ובקרה של חומרים: NSF MRSEC (DMR-1720595), והתשתית הלאומית לננוטכנולוגיה מתואמת של NSF (ECCS-1542159). אנו מודים על השימוש במתקנים במעבדת הליבה של מיקרוסקופיה של המכון לביולוגיה תאית ומולקולרית, אוניברסיטת טקסס באוסטין.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
3-אוקסוהקסאנויל-הומוסרין לקטון סיגמא-אולדריץ'
אנהידרוטטרציקלין הידרוכלוריד VWR
 
אתילן גליקול סיגמא-אולדריץ'נטול מים 99.8%, 
תמיסת חיץ HEPES VWR1 M במים, pH = 7.3
איזופרופיל ß-D-1-thiogalactopyranoside Teknova
kanamycin sulfate Growcells
מגנזיום (II) סולפט הפטהידרט VWR
PEDOT:PSS מתלה מימי Heraeus Epurio LLCClevios PH1000
אשלגן פוספט דו-בסיסי סיגמא-אולדריץ
' אשלגן פוספט מונו-בסיסיסיגמא-אולדריץ'
פוטנציוסטט PalmSens BVMultiPalmSens4
שקופיות מיקרוסקופיות קוורץ AdValue FQ-S-003
קוורץ שקופיות מיקרוסקופיות 
נתרן כלורי VWR
נתרן DL-לקטט TCI60% במים
נתרן פומרט VWR98%
חומצה גופרתית סיגמא-אולדריץ'95.0%-98.0%
אלסטומר סיליקון דו-חלקי מדעי מיקרוסקופ אלקטרוניםSylgard184
תערובת מינרלי הקורט של וולף ATCC
חומצות קסאמינו ציוד VWR

מקורות

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Luo, Y. F., et al. Technology roadmap for flexible sensors. Acs Nano. 17 (6), 5211-5295 (2023).
  2. Din, M. O., Martin, A., Razinkov, I., Csicsery, N., Hasty, J. Interfacing gene circuits with microelectronics through engineered population dynamics. Sci Ad. 6 (21), eaaz8344(2020).
  3. Markovic, D., Mizrahi, A., Querlioz, D., Grollier, J. Physics for neuromorphic computing. Nat Rev Phys. 2 (9), 499-510 (2020).
  4. Daniel, R., Rubens, J. R., Sarpeshkar, R., Lu, T. K. Synthetic analog computation in living cells. Nature. 497 (7451), 619-623 (2013).
  5. Ates, H. C., et al. End-to-end design of wearable sensors. Nat Rev Mater. 7 (11), 887-907 (2022).
  6. Rivnay, J., et al. Organic electrochemical transistors. Nat Rev Mater. 3 (2), e17086(2018).
  7. Rashid, R. B., Ji, X. D., Rivnay, J. Organic electrochemical transistors in bioelectronic circuits. Biosens Bioelectron. 190, 113461(2021).
  8. Bernards, D. A., Malliaras, G. G. Steady-state and transient behavior of organic electrochemical transistors. Adv Funct Mater. 17 (17), 3538-3544 (2007).
  9. Lubrano, C., Matrone, G. M., Iaconis, G., Santoro, F. New frontiers for selective biosensing with biomembrane-based organic transistors. Acs Nano. 14 (10), 12271-12280 (2020).
  10. Guo, K., et al. Rapid single-molecule detection of COVID-19 and MERS antigens via nanobody-functionalized organic electrochemical transistors. Nat Biomed Eng. 5 (7), 666-677 (2021).
  11. Pappa, A. M., et al. Direct metabolite detection with an n-type accumulation mode organic electrochemical transistor. Sci Adv. 4 (6), eaat0911(2018).
  12. Siuti, P., Yazbek, J., Lu, T. K. Synthetic circuits integrating logic and memory in living cells. Nat Biotechnol. 31 (5), 448-452 (2013).
  13. Brophy, J. A. N., Voigt, C. A. Principles of genetic circuit design. Nat Meth. 11 (5), 508-520 (2014).
  14. Rubens, J. R., Selvaggio, G., Lu, T. K. Synthetic mixed-signal computation in living cells. Nat Comm. 7, 11658(2016).
  15. Rizik, L., Danial, L., Habib, M., Weiss, R., Daniel, R. Synthetic neuromorphic computing in living cells. Nat Comm. 13 (1), 5602(2022).
  16. Tseng, C. P., et al. Solution-deposited and patternable conductive polymer thin-film electrodes for icmrobial bioelectronics. Adv Mater. 34 (13), 2109442(2022).
  17. Dundas, C. M., Graham, A. J., Romanovicz, D. K., Keitz, B. K. Extracellular electron transfer by Shewanella oneidensis controls palladium nanoparticle phenotype. Acs Synth Biol. 7 (12), 2726-2736 (2018).
  18. Catania, C., Karbelkar, A. A., Furst, A. L. Engineering the interface between electroactive bacteria and electrodes. Joule. 5 (4), 743-747 (2021).
  19. Logan, B. E., Rossi, R., Ragab, A., Saikaly, P. E. Electroactive microorganisms in bioelectrochemical systems. Na Rev Microbiol. 17 (5), 307-319 (2019).
  20. Graham, A. J., et al. Transcriptional regulation of living materials via extracellular electron transfer. Nat Chem Biol. 20 (10), 1329-1340 (2024).
  21. Cao, Y. X., et al. A synthetic plasmid toolkit for Shewanella oneidensis MR-1. Front Microbiol. 10, 410(2019).
  22. Mehes, G., et al. Organic microbial electrochemical transistor monitoring extracellular electron transfer. Adv Sci. 7 (15), 2000641(2020).
  23. Gao, Y., et al. A hybrid transistor with transcriptionally controlled computation and plasticity. Nat Commun. 15 (1), 1598(2024).
  24. Yoo, B., Dodabalapur, A., Lee, D. C., Hanrath, T., Korgel, B. A. Germanium nanowire transistors with ethylene glycol treated poly(3,4-ethylenedioxythiophene): poly(styrene sulfonate) contacts. Appl Phys Lett. 90 (7), 072106(2007).
  25. Tahernia, M., et al. A 96-well high-throughput, rapid-screening platform of extracellular electron transfer in microbial fuel cells. Biosens Bioelectron. 162, 112259(2020).
  26. Ainla, A., et al. Open-source potentiostat for wireless electrochemical detection with smartphones. Anal Chem. 90 (10), 6240-6246 (2018).
  27. Rowe, A. A., et al. CheapStat: an open-source, "do-it-yourself" for analytical and educational applications. PLoS One. 6 (9), e23783(2011).
  28. Salyk, O., et al. Organic electrochemical transistor microplate for real-time cell culture monitoring. Appl Scil. 7 (10), 998(2017).
  29. Zhao, F. J., et al. Light-induced patterning of electroactive bacterial biofilms. Acs Synth Biol. 11 (7), 2327-2338 (2022).
  30. Tan, S. T. M., et al. Operation mechanism of organic electrochemical transistors as redox chemical transducers. J Mater Chem. 9 (36), 12148-12158 (2021).
  31. White, S. P., Dorfman, K. D., Frisbie, C. D. Operating and sensing mechanism of electrolyte-gated transistors with floating gates: Building a platform for amplified biodetection. J Phys Chem. 120 (1), 108-117 (2016).
  32. Huang, B., Gao, S., Xu, Z., He, H., Pan, X. The functional mechanisms and application of electron shuttles in extracellular electron transfer. Curr Microbiol. 75 (1), 99-106 (2018).
  33. Light, S. H., et al. A flavin-based extracellular electron transfer mechanism in diverse Gram-positive bacteria. Nature. 562 (7725), 140-144 (2018).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

Shewanella Oneidensissense

מאמרים קשורים