Name: ナフィオン被覆の製造、削減グラフェン酸化物/ポリアニリン Chemiresistive 微生物発酵中にリアルタイムでモニター ph センサー (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 18 s
Description: 学ぶナフィオン被覆・ポリアニリン機能化のケミレジスタンス型微小pHセンサー製造法。Lactococcus lactis発酵中のリアルタイムpHモニタリングに適用し、従来電極のサイズとコスト課題を解決する。

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著者は、グローニンゲン大学の金融支援を認めます。

1. 酸化黒鉛の準備
注: グラファイトの酸化物は、ハンマーの方法10,11によると用意しています。
<ol><li>4攪拌グラファイトまでソリューションが完全に分散した濃縮 H2の 69 mL へのグラファイトの 3 g を追加します。亜硝酸ナトリウム 1.5 g を追加し、攪拌しながら 1 時間放置します。その後、氷浴に容器を置きます。</li>
	<li>分散液に過マンガン酸カリウムの 9 g を追加し、氷浴からコンテナーを削除します。部屋の温度にウォーム アップするソリューションを許可します。</li>
	<li>まず、滴下 138 mL の蒸留水を追加します。その後、420 mL の蒸留水を追加していきます。ホット プレートを使用して 15 分の 90 ° C の温度を維持します。分散に 30% 過酸化水素 7.5 mL を追加します。</li>
	<li>20 分間 10,000 × g で遠心分離によって製品を収集し、上澄み液を捨てください。4 ペレットを洗って暖かい二重蒸留水と 2 倍の 10% 塩酸 (v/v) で x。最後に、それを洗ってエタノールと 2 倍、50 ° c のオーブンで乾燥します。</li>
</ol>2. 電極移動準備
<ol><li>10 mL の水に酸化グラファイトの 10 mg を分散させるし、6 h 用の超音波洗浄槽の超音波。</li>
	<li>遠心分離後固体粒子 2,700 x g. 破棄で 30 分間遠心分離によって unexfoliated グラファイト酸化物フレークを削除し、さらに実験の上清を使用します。 注意: 原液としてこの剥離行くフレークの分散液を使用しました。</li>
	<li>移動 2 倍原液を希釈します。原液から新鮮な移動作業ソリューションを常に準備します。</li>
	<li>露出の櫛型の金電極 (図 1 a 図 2) の上に移動作業溶液 2 μ L を追加します。ドロップ キャスト後、12 時間室温で電極を乾かしてください。これは、移動電極です。</li>
</ol>3. 電気化学還元した酸化グラフェンへの削減
<ol><li>ポリジメチルシロキサン (PDMS) 電極ホルダー (下の部分) に電極を挿入します。1 C図 1 aのように示すように、電極の上に、ソリューションの貯水池として機能する電極ホルダーの他の部分を配置します。一緒に 2 つのペーパー クリップを使用して 2 つの部分をクリップして、ホルダーを組み立てます。PDMS ホルダーが移動電極部分をカバーしていないことを確認します。</li>
	<li>ピペット 300 μ L 0.2 M リン酸緩衝液 (7) 貯留層内の。図 1に示すように、電極が行くフィルムの表面近くに配置されるそのような方法でソリューションの参照と対向電極を配置します。このセットアップは、ポリアニリン蒸着、移動の電気化学的還元を実行する電気化学セルとして機能します。</li>
	<li>データ集録のためのコンピューターに接続されているポテンショスタットと電極を接続します。電気化学的還元用サイクリックボルタンメトリー: 潜在的な範囲とスキャン率として 50 mV/s-1.2 V に 0 を選択します。電極に電圧を切り替える-1.2 V 10 0 × (図 3)。</li>
	<li>実験の後電極ホルダーから取り外して二重蒸留水で洗って繰り返し。12 h 101 ° C のオーブンで電極を乾かします。</li>
	<li>電極が乾燥しているとき電極をオーブンから取り出し、部屋の温度に冷却するようにし、なさい。その後、マルチメータと電極の導電率を測定します。電極を今電気化学還元したグラフェン酸化物 (エルゴ) 電極と呼ぶ。</li>
</ol>4. ポリアニリン機能化、エルゴ電極
<ol><li>ポリアニリン機能化を 10 mM アニリン単量体を準備します。だから 10 mM 1 M H2の 5 mL のアニリンの 5 μ L を溶解4。</li>
	<li>ポリアニリン機能化ソリューション貯水池にアニリン単量体の 300 μ L を追加します。移動削減の手順の説明に従って、電極ホルダーに ERGO 蒸着電極を配置します。</li>
	<li>アニリン電解重合のエルゴ エルガ ポリアニリン (ERGO PA) に匹敵するサイクリックボルタンメトリーを使用: 潜在的な範囲とスキャン率として 50 mV/s 0 から 0.9 V を選択。電極に電圧を切り替える 50 0 から 0.9 V × (図 4)。</li>
	<li>ポリアニリン堆積後電極を取り外して繰り返し二重蒸留水で洗います。12 h のオーブンで 80 ° C で電極を乾かします。</li>
	<li>電極をオーブンから取り出し、マルチメータと電極の導電率を測定する前に室温に冷却するようにし、なさい。</li>
	<li>Britton ロビンソン緩衝液 pH 5 (手順 5.1 参照) までに 0.2 M NaOH を追加することで 5 の pH 緩衝液を準備します。24 時間 ph 5 電極をバッファーに保持します。<ol>
<li>・ ブリットン ロビンソン普遍的な緩衝液の準備、0.8 L の超純水水にホウ酸の 0.04 mol、0.04 mol の酢酸、リン酸の 0.04 mol をミックスします。目的 pH4に到達するまで緩衝液に 0.2 M 水酸化ナトリウムを滴下し追加します。最終巻は 1 l. まで純水を追加します。</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. ERGO PA 電極テスト時の pH (事前の校正前にナフィオン コーティング)
<ol><li>5 の pH 緩衝液で電極を整えた後異なる pH のソリューションにおける電極抵抗を測定 (pH pH 9; 4 から図 5を参照)。<ol>
<li>この測定用緩衝液に直接電極を浸し、電極の他の部分をデータ集録のためコンピューター制御ポテンシオスタットに接続します。0.2 M NaOH で滴定で pH を変更します。</li>
		<li>テクニックのリストから溶出クロノポテンショメトリーまたはアンペロメトリーの i t 曲線を選択し、電極への 100 mV の電位差を適用します。 注: ポテンシオスタット時間に対する電流を測定します。ポテンシオスタットを制御するソフトウェアは、現在の時間に対してのグラフィカルな表現を提供します。</li>
		<li>オームの法則 (耐電圧を電流で割った値に等しい) を使用して、現在および応用電圧から抵抗値を計算します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>測定後 12 時間室温で電極を乾かしてください。</li>
</ol>6. ナフィオン被覆エルゴ-PA 電極の作製
<ol><li>5 wt % ナフィオン ERGO PA 電極上に 5 μ L を追加し、12 時間室温で電極を乾燥します。</li>
	<li>ナフィオン塗布後 24 時間 pH 測定前に pH 5 に緩衝溶液に電極を保つため。</li>
	<li>PH 5 のエアコン後、エルゴ-PA の Nafion 被覆電極 (ERGO-PA-NA) を削除し、pH 9 セクション 5.1 (図 6) で述べたように、pH 4 から電極の抵抗を測定します。</li>
</ol>7. l. 乳酸菌培養液の準備
<ol><li>250 mL の純水に粉末 M17 の 9.3 g を加えます。パウダーが完全に溶けるまでゆっくりとソリューションを揺り動かしなさい。オートクレーブ 121 ° C、15 分で解決。</li>
	<li>磁気攪拌バーと 250 mL 滅菌フラスコを取るし、フラスコに滅菌の M17 媒体の 50 mL を追加します。オートクレーブ 1m グルコース溶液 8 mL を加えます。以前同じ培養液で育つ乳酸菌 l.文化 10 μ L でソリューションを接種します。 注: 細菌のひずみは 1 月コック、分子遺伝学、グローニンゲン大学から得られました。</li>
	<li>攪拌しながら 30 ° C でインキュベーション オーブンでマグネチックスターラー平板に 18 h の接種培とフラスコを置き、pH を監視します。</li>
</ol>8. テスト ERGO PA NA pH L. 乳酸菌発酵実験の応答の
<ol><li>L. 乳酸菌培養に ERGO PA NA 電極を配置して、綿のプラグを閉じます。その後、 l. 乳酸菌を育てる 30 ° c サーモスタットにセットアップを配置します。</li>
	<li>適用 100 mV の電極と時間と電流を測定します。</li>
	<li>オフライン 600 の光学濃度を測定する (例えば、図 7を参照) 異なる時点で 0.5 mL のサンプルを取る nm、従来のガラス電極 pH。文化の光の密度が一定、細菌がもう成長していないことを示すようになるまで測定を続けます。</li>
</ol>

<ol><li>Gou, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Carbon+Nanotube+Chemiresistor+for+Wireless+pH+Sensing%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Carbon Nanotube Chemiresistor for Wireless pH Sensing.</a> Scientific Reports. 4, 4468(2014).</li>
<li>Hols, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conversion+of+Lactococcus+lactis+from+homolactic+to+homoalanine+fermentation+through+metabolic+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Biotechnology%22%5BJournal%5D)">Conversion of Lactococcus lactis from homolactic to homoalanine fermentation through metabolic engineering.</a> Nature Biotechnology. 17, 588-592 (1999).</li>
<li>Luedeking, R., Piret, E. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+kinetic+study+of+the+lactic+acid+fermentation.+Batch+process+at+controlled+pH%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biochemical+and+Microbiological+Technology+and+Engineering%22%5BJournal%5D)">A kinetic study of the lactic acid fermentation. Batch process at controlled pH.</a> Journal of Biochemical and Microbiological Technology and Engineering. 1, 393-412 (1959).</li>
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<li>Xie, F., Liu, T., Xie, L., Sun, X., Luo, Y. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0925400517317616">Metallic nickel nitride nanosheet: An efficient catalyst electrode for sensitive and selective non-enzymatic glucose sensing.</a> Sensors and Actuators B. 255, 2794-2799 (2018).</li>
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<li>Sha, R., Komori, K., Badhulika, S. <a target="_blank" href="https://ieeexplore.ieee.org/document/7959556/">Amperometric pH Sensor Based on Graphene-Polyaniline Composite.</a> IEEE Sensors Journal. 17 (16), 5038-5043 (2017).</li>
<li>Huai-Ping, C., Xiao-Chen, R., Ping, W., Shu-Hong, Y. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2013/ee/c2ee24203f">Flexible graphene-polyaniline composite paper for high-performance supercapacitor.</a> Energy & Environmental Science. 6, 1185-1191 (2013).</li>
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</ol>

著者が明らかに何もありません。

移動の層は完全に不可欠だ行くの堆積後金電極ワイヤをカバーします。場合は金電極が移動で覆われていない、ポリアニリンないのみ入金されますエルゴも目に見える金電極ワイヤ上直接。ポリアニリン電極ワイヤ上の蒸着電極の性能に影響があります。エルゴへの還元、電極、ERGO 層と金電極ワイヤ間の結合を強化する 100 ° C で乾燥させます。各電極の抵抗は、金電極上に堆積移動層の数によって異なります。したがって、各電極の移動の同じ濃度を持っていることが重要だし、抵抗値が測定回路と互換性があらかじめ指定した範囲で電極を製造することは困難です。これは電極の簡単な大量生産を制限します。
減らされたグラフェン酸化物/電気化学法によるポリアニリンの準備は、他の報告準備方法上のいくつかの利点をしています。今回紹介した電気化学的方法は、強力な還元性および酸化剤を必要としない (e.g。、ヒドラジンとアンモニウムの過硫酸塩)23,26。さらに、材料は電極への直接蒸着し、以上の処理...

pH は、多くの化学と生物学的プロセスに重要な役割を果たしています。PH 値の些細な変化プロセスを変更し、プロセスの結果に悪影響を与えます。したがって、監視および実験のすべての段階で pH 値を制御する必要があります。PH のガラス電極は、ガラス電極 pH を測定するいくつかの制限のポーズが、多くの化学および生物的プロセスで pH を監視する正常に使用されています。PH のガラス電極が比較的大きい、壊れやすい、小さなサンプルに電解質漏出があります。さらに、電極とエレクトロニクスは、96 ウェル スクリーニングに適した比較的高価な発酵システム。さらに、電気化学センサーは侵襲的であり、サンプルを消費します。したがって、非侵襲的、参照レスのセンサーを使用するほうが有利です。
今日では、これら・ マイクロシス テムズ提供そのマクロを他の多くの利点に加えて、強化されたプロセス コントロール システムの類縁体として多くの化学工学とバイオ テクノロジーの小型反応系が好まれているが。監視および小型システムのパラメーターを制御するやりがいのある仕事、例えば測定するセンサー、pH および O2のサイズとして、同様に最小化される必要があります。生物学的システムのためのマイクロリアクターの成功した生産プロセスを監視するための分析ツールのさまざまな種類が必要です。したがって、スマート マイクロ センサーの開発は、マイクロリアクターの生物学的プロセスの遂行に重要な役割を果たしています。
最近では、単層カーボンナノ チューブのような材料をセンシングし、ポリマー1chemiresistive を用いたスマート pH センサーを開発するいくつかの試みがあった。これらの chemiresistive センサーは参照電極を必要としない、簡単に電子回路を統合します。成功した chemiresistive センサーは、費用対効果と製造、テストの小さいボリュームを必要とする簡単なスマート センサーを生成することが可能、非侵襲的です。
ポリアニリン修飾、電気化学還元したグラフェン酸化物の電極を開発する手法を報告する.Chemiresistive 電極は、 L. 乳酸菌発酵中に pH センサーとして動作します。L. 乳酸菌は食品発酵と食品防腐剤のプロセスで使用されている乳酸酸生産菌です。発酵、乳酸の生産は、pH を低下させ、細菌は低 pH2,3,4で成長が止まります。
発酵中は、ペプチド、塩、およびセンサー表面5,6,7,8,9を妨害する傾向があるレドックスの分子が含まれている複雑な化学環境です。本研究は、このような複雑な発酵培地の pH を測定する chemiresistive 適切な表面保護層材料に基づく pH センサーがされる可能性がありますを示しています。この研究では、正常にナフィオンとして用いてポリアニリン被覆、電気化学還元したグラフェン酸化物の保護層の pH を測定するl. 乳酸菌発酵中にリアルタイム。

<table><tbody><tr><td>グラファイトフレーク</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>硫酸 (H2SO4)</td><td>メルク</td><td></td><td></td></tr><tr><td>亜硝酸ナトリウム (NaNO2)</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>過マンガン酸カリウム (KMnO4)</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>30 % H2O2</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>HCL</td><td>メルク</td><td></td><td></td></tr><tr><td>アニリン</td><td>シグマ アルドリッチ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>5重量% ナフィオン</td><td>シグマ アルドリッチ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>M17 粉末</td><td>BD ディフコ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>リン酸 (H3PO4)</td><td>シグマ アルドリッチ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ホウ酸 (HBO3)</td><td>メルク</td><td></td><td></td></tr><tr><td>酢酸</td><td>メルク</td><td></td><td></td></tr><tr><td>水酸化ナトリウム</td><td>シグマ アルドリッチ</td><td></td><td></td></tr><tr><td>リン酸二水素カリウム</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Dipostassium リン酸水素</td><td>Sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Au インターディジテーテッド電極</td><td>BVT技術 - CC1 W1</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Potentiostat</td><td>CH Instruments Inc (CH-600, CH-700)</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

ナフィオン被覆の製造、削減グラフェン酸化物/ポリアニリン chemiresistive 微生物発酵中にリアルタイムでモニター ph センサー

Manufacturing of a Nafion-coated, Reduced Graphene Oxide/Polyaniline Chemiresistive Sensor to Monitor pH in Real-time During Microbial Fermentation

ポリアニリン修飾、電気化学還元したグラフェン酸化物 (ERGO PA) に基づく固体のマイクロ pH センサーの技術を報告する.電気化学還元したグラフェン酸化物は導電性層として機能し、ポリアニリンは pH に敏感な層として機能します。ポリアニリンの pH 依存性伝導率には、プロトンの間に穴のドーピング、脱プロトン化の中に穴の挿入が発生します。エルゴ PA 固体電極は発酵プロセスのようなものを機能的ではなかったことがわかった。細菌が発酵過程で生成する電気化学的活性種は、電極反応を妨げます。我々 は正常にプロトン伝導性層としてエルゴ ペンシルバニア州上にナフィオンを適用Nafion 被覆電極 (ERGO-PA-NA) 1.71 Ω/pH (ペーハー 4-9) chemiresistive センサー計測のための良好な感度を表示します。我々 はテストでエルゴ PA NA 電極ラクトコッカス乳酸菌の発酵におけるリアルタイム。L. 乳酸菌の成長における培地の pH pH 7.2 からに変わった pH 4.8 とさ 294.5 Ω から 288.6 Ω (2.4 pH 単位あたり 5.9 Ω) に変更されたエルゴ PA NA 固体電極の抵抗従来のガラス製 pH 電極の応答と比較してエルゴ PA NA 電極の pH 応答は、参照レス固体マイクロ アレイは微生物発酵で正常に動作を示しています。

強い還元ピーク約-1.0 V の外観 (図 3) に移動の削減が示されているエルゴ12,13,14,22に。ピークの強度は、行く層電極の数によって異なります。厚黒膜は電極の金ワイヤを完全にカバー。その時点で、2 つの絶縁された金電極が導電性移動 2 つの金電極ワイヤを接続しているので。アニリン電解重合堆積 ERGO15,16,17,18,19</su...

ナフィオン被覆、ポリアニリン修飾、電気化学還元したグラフェン酸化物 chemiresistive のマイクロ pH センサーの作製のためのプロトコルを報告する.この chemiresistor ベース、固体のマイクロ pH センサーの pH 変化を検出できるラクトコッカス乳酸菌発酵プロセス中にリアルタイム。

ナフィオン被覆の製造、削減グラフェン酸化物/ポリアニリン Chemiresistive 微生物発酵中にリアルタイムでモニター ph センサー

Here, we report the engineering of a solid-state micro pH sensor based on polyaniline-functionalized, electrochemically reduced graphene oxide (ERGO-PA). ...

バイオマスク変換や有機廃棄物からのバイオガスの製造など、バイオプロセス技術の分野で重要な問題に答える手助けとなります。この化学抵抗性pHセンシングの主な利点は、電極が小さく、チューブが多数で複製され、参照電極なしで作業することです。pHは重要なパラメータであるため、この技術の意味は複数のマイクロリアクターに及びます。従来のpH電極は、マイクロリアクタースクリーニングプラットフォームで使用するには高価すぎるか、または大きすぎます。この方法は、小規模で複数の順列パスに関する洞察を提供できます。また、pH測定が重要な他の化学的または生物学的パスにも適用できます。まず、69ミリリットルの濃硫酸に3グラムのグラファイトを加え、黒鉛が完全に分散するまで溶液をかき混ぜる。亜硝酸ナトリウムを1.5グラム加えます。1時間撹拌した後、容器を氷浴に入れます。9グラムの過マンガン酸カリウムを分散液に加え、氷浴から容器を取り除きます。溶液を室温まで温めた後、138ミリリットルのミリQ水を滴下する。その後、420ミリリットルのミリQ水を加え、ホットプレートを使用して15分間摂氏90度で温度を維持します。熱分散液に7.5ミリリットルの過酸化水素30%を加えます。分散液を遠心管に移した後、10,000倍Gで20分間遠心分離して製品を回収する。上清を捨てた後、ペレットを温かい二重蒸留水で4回、塩酸10%で2回洗浄します。最後に、ペレットをエタノールで2回洗い、オーブンで摂氏50度で乾燥させます。10ミリリットルの酸化黒鉛を10ミリリットルのミリリットルのミリリットルの水に分散させ、その後、6時間超音波浴中の分散液を超音波処理する。超音波処理の後、2700倍G.の30分間の遠心分離によって非剥離黒鉛酸化物フレークを除去し、遠心分離後、固体粒子を廃棄し、さらなる実験のために上清を使用する。働く溶液を調製するために、酸化グラフェンストック溶液をMilli-Q水で2倍に希釈する。今度は露出したデジタル化された金電極の上にグラフェン酸化物作業溶液の2マイクロリットルを加える。投下後、酸化グラフェン電極を室温で12時間乾燥させます。PDMS電極ホルダーに電極を挿入します。電極の上部に、溶液貯留部として機能する電極ホルダーの他の部分を置きます。2 つのクリップを使用して 2 つの部分を一緒にクリッピングして、ホルダーを組み立てます。次に、貯留槽内の2モルリン酸緩衝液のピペット300マイクロリットルを。次に、参照電極と対向電極を、グラフェン酸化物膜の表面の近くに配置するように溶液に配置します。電極をポテンショスタットと接続し、データ取得のためにコンピュータに接続します。電気化学的還元にサイクリックボルタンメトリーを使用し、適切な電位範囲とスキャン速度を選択します。電極上の電圧をゼロからマイナス1.2ボルトの間で10回回り上げます。実験後、ホルダーから電極を取り出し、ミリQ水で繰り返し洗浄します。その後、オーブンで101°Cで12時間乾燥させます。電極が乾いたら、オーブンから取り出し、室温まで冷まします。次に、ErGO電極の導電率をマルチメータで測定します。ポリアニリン官能化のためにアニリンモノマーの10ミリモル溶液を調製し、10ミリモルアニリンの5マイクロリットルを1モル硫酸の5ミリリットルに溶解させることにより調製する。300マイクロリットルのアニリンモノマーを溶液貯留層に加えます。次に、ErGO堆積電極を前述のように電極ホルダに入れる。アニリンの電気重合に環状ボルタンメトリーを使用してErGO-PAにErGOを機能させ、適切な電位範囲とスキャン速度を選択します。電極上の電圧を50回、0~9ボルトの間で回します。ポリアニリン蒸着後、電極を取り出し、ミリQ水で繰り返し洗浄します。その後、オーブンで80°Cで電極を12時間乾燥させます。電極が乾いたら、オーブンから取り出し、室温まで冷却してから、電極の導電率をマルチメータで測定します。次に、水酸化ナトリウム2モルをブリットン・ロビンソン緩衝液に加える。pHが5になるまで。ブリットン・ロビンソンのユニバーサルバッファー溶液を調製するには、04モルのリン酸、04モルの酢酸、ホウ酸04モルを8リットルのミリ-Q水に混ぜます。その後、最終的な体積が1リットルになるまでミリQ水を加えます。pH 5緩衝液中の電極をコンディショニングした後、異なるpHの溶液中の抵抗を測定し、まずそれを直接バッファ溶液に浸します。次に、電極の他の部分を、データ取得のためにコンピュータ制御のポテンシオスタットに接続します。技術のリストから電流対時間曲線を選択し、電極に100ミリボルト電位差を適用します。測定後、室温で電極を12時間乾燥させます。ErGO-PA電極の上に5重量パーセントのナフィオンを5マイクロリットル加え、室温で12時間乾燥させます。ナフィオンコーティング後、pH測定の前に24時間、pH5で緩衝液中の電極を加熱します。pH 5緩衝液で調整した後、先に説明したように、nafionコーティングされたErGO-PA電極を取り外し、pH4から9までの電極の抵抗を測定する。9.3グラムのM17パウダーを250ミリリットルの脱塩水に加えます。粉末が完全に溶解するまで溶液をゆっくりと攪拌する。その後、121°Cで15分間オートクレーブします。次に、磁性攪拌棒を用いて250ミリリットルの殺菌フラスコに殺菌したM17培地の50ミリリットルを加える。8ミリリットルのオートクレーブ1モルグルコース溶液を培地に加えます。次いで、L.ラクティス培養液の10マイクロリットルで溶液を接種し、前に同じ培養培地で増殖した。接種した培養培地を入れたフラスコを、攪拌しながら摂氏30度のインキュベーションオーブンの磁気攪拌板に18時間置きます。インキュベーション中にpHを監視します。ErGO-PA-NA電極をL.ラクティス培養物に入れ、綿栓で閉じます。その後、L.ラクティスを成長させるために摂氏30度のサーモスタットにセットアップを置きます。これに続いて、電極に100ミリボルトを塗布し、時間に対して電流を測定する。異なる時間ポイントで5ミリリットルのサンプルを取り、600ナノメートルでの光学密度をオフラインで測定し、従来のガラス電極を用いてpHを測定します。培養物の光学密度が一定になるまで測定を続け、細菌がもはや増殖していないことを示す。マイナス1.0ボルト前後の強い還元ピークの出現は、酸化グラフェンのErGOへの還元を示した。ピークの強度は、電極上のグラフェン酸化物層の数に依存する。ErGO-PA電極をpH4~9緩衝液に入れると、プロトネーション分解プロセス中の穴のドーピングと脱ドーピングによりpHが増加すると電流が増加した。特定のpHで水酸化ナトリウムの添加が停止した場合、電極の応答は直ちに安定していた。電極の導電率は、ナフィオンコーティングによってあまり影響を受けなかった。しかし、抵抗値の差の数オームが発生し、ErGO-PA電極のベース電流値を変更した。ErGO-PA電極と同様に、バッファ溶液のpHが4から9に変化すると、ErGO-PA-NA電極の抵抗が変化した。L.ラクシスの成長が始まると、ErGO-PA-NA電極の電流は徐々に減少し、指数成長期に加速し、成長の終わりに安定した値に達した。電流の最終的な値は、バッファ溶液で試験されたErGO-PA-NA電極の電流値に匹敵する。この手順を試みる間、完全にグラフェン酸化物で金の電極をカバーすることを忘れないでください。この技術は、プロセス制御の分野の研究者が、生物学的および化学システムのための小さなpH電極を製造し、使用する道を開いた。濃縮硫酸、過マンガン酸カリウム、過酸化水素を使用することは非常に危険な場合があることを忘れないでください。この手順は、ヒュームフードで行う必要があります。

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

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