Name: Traduzindo atividades de transferência de elétrons extracelulares com transistores eletroquímicos orgânicos (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-01-31T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 44 s
Description: Aprenda a utilizar transistores eletroquímicos orgânicos para medir a transferência de elétrons extracelulares em Shewanella oneidensis. Este método oferece alta sensibilidade e detecção rápida para aplicações em bioeletrônica.

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<meta charset="utf8"></head><body>Medindo a atividade de transferência de elétrons em Shewanella oneidensis usando OECTs

<ol><li>Luo, Y. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Technology+roadmap+for+flexible+sensors%5BTitle%5D)+AND+%22Acs+Nano%22%5BJournal%5D)">Technology roadmap for flexible sensors.</a> Acs Nano. 17 (6), 5211-5295 (2023).</li>
<li>Din, M. O., Martin, A., Razinkov, I., Csicsery, N., Hasty, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interfacing+gene+circuits+with+microelectronics+through+engineered+population+dynamics%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Ad%22%5BJournal%5D)">Interfacing gene circuits with microelectronics through engineered population dynamics.</a> Sci Ad. 6 (21), eaaz8344(2020).</li>
<li>Markovic, D., Mizrahi, A., Querlioz, D., Grollier, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physics+for+neuromorphic+computing%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Phys%22%5BJournal%5D)">Physics for neuromorphic computing.</a> Nat Rev Phys. 2 (9), 499-510 (2020).</li>
<li>Daniel, R., Rubens, J. R., Sarpeshkar, R., Lu, T. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthetic+analog+computation+in+living+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Synthetic analog computation in living cells.</a> Nature. 497 (7451), 619-623 (2013).</li>
<li>Ates, H. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((End-to-end+design+of+wearable+sensors%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Mater%22%5BJournal%5D)">End-to-end design of wearable sensors.</a> Nat Rev Mater. 7 (11), 887-907 (2022).</li>
<li>Rivnay, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organic+electrochemical+transistors%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Mater%22%5BJournal%5D)">Organic electrochemical transistors.</a> Nat Rev Mater. 3 (2), e17086(2018).</li>
<li>Rashid, R. B., Ji, X. D., Rivnay, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organic+electrochemical+transistors+in+bioelectronic+circuits%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">Organic electrochemical transistors in bioelectronic circuits.</a> Biosens Bioelectron. 190, 113461(2021).</li>
<li>Bernards, D. A., Malliaras, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Steady-state+and+transient+behavior+of+organic+electrochemical+transistors%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Funct+Mater%22%5BJournal%5D)">Steady-state and transient behavior of organic electrochemical transistors.</a> Adv Funct Mater. 17 (17), 3538-3544 (2007).</li>
<li>Lubrano, C., Matrone, G. M., Iaconis, G., Santoro, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+frontiers+for+selective+biosensing+with+biomembrane-based+organic+transistors%5BTitle%5D)+AND+%22Acs+Nano%22%5BJournal%5D)">New frontiers for selective biosensing with biomembrane-based organic transistors.</a> Acs Nano. 14 (10), 12271-12280 (2020).</li>
<li>Guo, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+single-molecule+detection+of+COVID-19+and+MERS+antigens+via+nanobody-functionalized+organic+electrochemical+transistors%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Rapid single-molecule detection of COVID-19 and MERS antigens via nanobody-functionalized organic electrochemical transistors.</a> Nat Biomed Eng. 5 (7), 666-677 (2021).</li>
<li>Pappa, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Direct+metabolite+detection+with+an+n-type+accumulation+mode+organic+electrochemical+transistor%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Adv%22%5BJournal%5D)">Direct metabolite detection with an n-type accumulation mode organic electrochemical transistor.</a> Sci Adv. 4 (6), eaat0911(2018).</li>
<li>Siuti, P., Yazbek, J., Lu, T. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthetic+circuits+integrating+logic+and+memory+in+living+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Synthetic circuits integrating logic and memory in living cells.</a> Nat Biotechnol. 31 (5), 448-452 (2013).</li>
<li>Brophy, J. A. N., Voigt, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Principles+of+genetic+circuit+design%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Meth%22%5BJournal%5D)">Principles of genetic circuit design.</a> Nat Meth. 11 (5), 508-520 (2014).</li>
<li>Rubens, J. R., Selvaggio, G., Lu, T. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthetic+mixed-signal+computation+in+living+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Comm%22%5BJournal%5D)">Synthetic mixed-signal computation in living cells.</a> Nat Comm. 7, 11658(2016).</li>
<li>Rizik, L., Danial, L., Habib, M., Weiss, R., Daniel, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthetic+neuromorphic+computing+in+living+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Comm%22%5BJournal%5D)">Synthetic neuromorphic computing in living cells.</a> Nat Comm. 13 (1), 5602(2022).</li>
<li>Tseng, C. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Solution-deposited+and+patternable+conductive+polymer+thin-film+electrodes+for+icmrobial+bioelectronics%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Mater%22%5BJournal%5D)">Solution-deposited and patternable conductive polymer thin-film electrodes for icmrobial bioelectronics.</a> Adv Mater. 34 (13), 2109442(2022).</li>
<li>Dundas, C. M., Graham, A. J., Romanovicz, D. K., Keitz, B. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extracellular+electron+transfer+by+Shewanella+oneidensis+controls+palladium+nanoparticle+phenotype%5BTitle%5D)+AND+%22Acs+Synth+Biol%22%5BJournal%5D)">Extracellular electron transfer by Shewanella oneidensis controls palladium nanoparticle phenotype.</a> Acs Synth Biol. 7 (12), 2726-2736 (2018).</li>
<li>Catania, C., Karbelkar, A. A., Furst, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Engineering+the+interface+between+electroactive+bacteria+and+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Joule%22%5BJournal%5D)">Engineering the interface between electroactive bacteria and electrodes.</a> Joule. 5 (4), 743-747 (2021).</li>
<li>Logan, B. E., Rossi, R., Ragab, A., Saikaly, P. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electroactive+microorganisms+in+bioelectrochemical+systems%5BTitle%5D)+AND+%22Na+Rev+Microbiol%22%5BJournal%5D)">Electroactive microorganisms in bioelectrochemical systems.</a> Na Rev Microbiol. 17 (5), 307-319 (2019).</li>
<li>Graham, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcriptional+regulation+of+living+materials+via+extracellular+electron+transfer%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Chem+Biol%22%5BJournal%5D)">Transcriptional regulation of living materials via extracellular electron transfer.</a> Nat Chem Biol. 20 (10), 1329-1340 (2024).</li>
<li>Cao, Y. X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+synthetic+plasmid+toolkit+for+Shewanella+oneidensis+MR-1%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Microbiol%22%5BJournal%5D)">A synthetic plasmid toolkit for Shewanella oneidensis MR-1.</a> Front Microbiol. 10, 410(2019).</li>
<li>Mehes, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organic+microbial+electrochemical+transistor+monitoring+extracellular+electron+transfer%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Sci%22%5BJournal%5D)">Organic microbial electrochemical transistor monitoring extracellular electron transfer.</a> Adv Sci. 7 (15), 2000641(2020).</li>
<li>Gao, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+hybrid+transistor+with+transcriptionally+controlled+computation+and+plasticity%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">A hybrid transistor with transcriptionally controlled computation and plasticity.</a> Nat Commun. 15 (1), 1598(2024).</li>
<li>Yoo, B., Dodabalapur, A., Lee, D. C., Hanrath, T., Korgel, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Germanium+nanowire+transistors+with+ethylene+glycol+treated+poly%283%2C4-ethylenedioxythiophene%29%3A+poly%28styrene+sulfonate%29+contacts%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Phys+Lett%22%5BJournal%5D)">Germanium nanowire transistors with ethylene glycol treated poly(3,4-ethylenedioxythiophene): poly(styrene sulfonate) contacts.</a> Appl Phys Lett. 90 (7), 072106(2007).</li>
<li>Tahernia, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+96-well+high-throughput%2C+rapid-screening+platform+of+extracellular+electron+transfer+in+microbial+fuel+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Biosens+Bioelectron%22%5BJournal%5D)">A 96-well high-throughput, rapid-screening platform of extracellular electron transfer in microbial fuel cells.</a> Biosens Bioelectron. 162, 112259(2020).</li>
<li>Ainla, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Open-source+potentiostat+for+wireless+electrochemical+detection+with+smartphones%5BTitle%5D)+AND+%22Anal+Chem%22%5BJournal%5D)">Open-source potentiostat for wireless electrochemical detection with smartphones.</a> Anal Chem. 90 (10), 6240-6246 (2018).</li>
<li>Rowe, A. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CheapStat%3A+an+open-source%2C+%26%2334%3Bdo-it-yourself%26%2334%3B+for+analytical+and+educational+applications%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">CheapStat: an open-source, &#34;do-it-yourself&#34; for analytical and educational applications.</a> PLoS One. 6 (9), e23783(2011).</li>
<li>Salyk, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organic+electrochemical+transistor+microplate+for+real-time+cell+culture+monitoring%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Scil%22%5BJournal%5D)">Organic electrochemical transistor microplate for real-time cell culture monitoring.</a> Appl Scil. 7 (10), 998(2017).</li>
<li>Zhao, F. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Light-induced+patterning+of+electroactive+bacterial+biofilms%5BTitle%5D)+AND+%22Acs+Synth+Biol%22%5BJournal%5D)">Light-induced patterning of electroactive bacterial biofilms.</a> Acs Synth Biol. 11 (7), 2327-2338 (2022).</li>
<li>Tan, S. T. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Operation+mechanism+of+organic+electrochemical+transistors+as+redox+chemical+transducers%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mater+Chem%22%5BJournal%5D)">Operation mechanism of organic electrochemical transistors as redox chemical transducers.</a> J Mater Chem. 9 (36), 12148-12158 (2021).</li>
<li>White, S. P., Dorfman, K. D., Frisbie, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Operating+and+sensing+mechanism+of+electrolyte-gated+transistors+with+floating+gates%3A+Building+a+platform+for+amplified+biodetection%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys+Chem%22%5BJournal%5D)">Operating and sensing mechanism of electrolyte-gated transistors with floating gates: Building a platform for amplified biodetection.</a> J Phys Chem. 120 (1), 108-117 (2016).</li>
<li>Huang, B., Gao, S., Xu, Z., He, H., Pan, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+functional+mechanisms+and+application+of+electron+shuttles+in+extracellular+electron+transfer%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Microbiol%22%5BJournal%5D)">The functional mechanisms and application of electron shuttles in extracellular electron transfer.</a> Curr Microbiol. 75 (1), 99-106 (2018).</li>
<li>Light, S. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+flavin-based+extracellular+electron+transfer+mechanism+in+diverse+Gram-positive+bacteria%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">A flavin-based extracellular electron transfer mechanism in diverse Gram-positive bacteria.</a> Nature. 562 (7725), 140-144 (2018).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>3-oxohexanoil-homoserina lactona&nbsp;</td>Cloridrato de anidrotetraciclina <td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>&nbsp;</td>Ácidos casamino <td>da VWR</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>Equipamento</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr> VWR <tr><td>Etilenoglicol&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td>anidro 99,8%,&nbsp;</td></tr><tr><td>Solução tampão HEPES</td><td>VWR</td><td></td><td>1 M em água, pH = 7,3</td></tr><tr><td>isopropil &szlig;-D-1-tiogalactopiranosídeo&nbsp;</td><td>Sulfato</td> de canamicina Teknova<td></td><td></td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>Growcells</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sulfato de magnésio(II) heptahidratado&nbsp;</td><td>VWR</td><td></td><td></td></tr><tr><td>PEDOT:Suspensão aquosa PSS&nbsp;</td><td>Heraeus Epurio LLC</td><td>Clevios PH1000</td><td></td></tr><tr><td>Fosfato de potássio dibásico&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fosfato de potássio monobásico</td><td>Potenciostato Sigma-Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>&nbsp;</td><td>PalmSens BV</td><td>MultiPalmSens4</td><td></td></tr><tr><td>Lâminas microscópicas de quartzo&nbsp;</td><td>AdValue&nbsp;</td><td>FQ-S-003</td><td></td></tr><tr><td>Lâminas microscópicas de quartzo&nbsp;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cloreto de sódio&nbsp;</td>DL-lactato de sódio <td>da VWR</td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>TCI</td><td></td><td>60% em água</td></tr><tr><td>Fumarato de sódio</td><td>VWR</td><td></td><td>98%</td></tr><tr><td>Ácido sulfúrico&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td></td><td>95.0%-98.0%</td></tr><tr><td>Elastômero de silicone de duas partes&nbsp;</td><td>Ciências de Microscopia</td><td>Eletrônica Sylgard184</td><td></td></tr><tr><td>Wolfe's Trace Mineral Mix&nbsp;</td><td>ATCC</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

traduzindo atividades de transferência de elétrons extracelulares com transistores eletroquímicos orgânicos

Translating Extracellular Electron Transfer Activities with Organic Electrochemical Transistors

Constante de taxa ajustada k A constante de taxa ajustada k da corrente do canal OECT IDS serve como uma métrica confiável para avaliar a atividade de EET da amostra. Embora as tensões de polarização de porta constantes afetem as constantes de taxa, escolhemos 0,2 V para garantir a polarização positiva para estimular a transferência de elétrons bacterianos, evitando a desdopagem rápida em tensões de porta mais altas e fornecendo e minimizando o estresse elet...

Traduzindo atividades de transferência de elétrons extracelulares com transistores eletroquímicos orgânicos

Extracellular electron transfer (EET) is a process through which certain microorganisms can transfer electrons across their cell membranes to external ...

translating-extracellular-electron-transfer-activities-with-organic

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Bioengineering

Bioengenharia

O transistor Electrochemical orgânica é integrado com células vivas e utilizado para monitorizar o fluxo de iões através da barreira epitelial gastrointestinal. Neste estudo, um aumento no fluxo de iões, relacionada com a ruptura das junções apertadas, induzida pela presença de EGTA quelante de cálcio (ácido etileno glicol-bis (éter de beta-aminoetilo)-N, N, N ', N'-tetra-acético ácido), é medida.

Sensoriamento de Barreira rompimento do tecido com um transistor Eletroquímica Orgânica

É apresentado um protocolo para medir a condutividade elétrica de biofilmes microbianos de vivos sob condições fisiologicamente relevantes.

Caracterizando o transporte de elétrons através de biofilmes vivos

O objetivo do presente protocolo é espectrofotometricamente monitorar o transporte de elétrons da membrana trans-plasma utilizando aceitadores de electrões extracelular e analisar interações enzimáticas que podem ocorrer com estes aceitadores de electrões extracelular.

Trans-Plasma da membrana, transporte de elétrons por Myotubes de C2C12 de medição

Aqui nós apresentamos um protocolo de toda a célula eletroquímicos experimentos para estudar a contribuição do transporte de protões para a taxa de transporte de elétrons extracelular através do membrana externa citocromos complexos em Shewanella oneidensis MR-1.

Eletroquímico deteção de deutério cinética efeito isotópico no transporte de elétrons extracelular em Shewanella oneidensis MR-1

Aqui, apresentamos o protocolo de fabricação de um dispositivo orgânico de efeito de campo modulado por carga (OCMFET) para interligação celular in vitro . O dispositivo, chamado de micro OCMFET array, é um dispositivo flexível, de baixo custo e sem referência, que permitirá o monitoramento das atividades elétricas e metabólicas das culturas de células eletroativas.

In vitro Análise celular multiparamétrica por micro matrizes transistores moduladas por carga orgânica

Aqui apresentamos um protocolo para caracterizar a transferência de elétrons extracelular mediada (EET) em bactérias do ácido lático usando um sistema bioeletroquímico de três eletrodos e duas câmaras. Ilustramos este método com Lactiplantibacillus plantarum e o mediador redox ácido 1,4-dihidroxi-2-naftóico e fornecemos uma descrição completa das técnicas eletroquímicas usadas para avaliar o EET mediado.

Caracterização da transferência de elétrons extracelular mediada em bactérias do ácido lático com um sistema bioeletroquímico de três eletrodos e duas câmaras

Um protocolo básico para a fabricação de transistores eletroquímicos orgânicos (OECTs) de melanina / PEDOT de alta transcondutância usando revestimento por pulverização é descrito. O método permite um controle preciso sobre a deposição, espessura e morfologia do filme, fornecendo dispositivos reprodutíveis para aplicações bioeletrônicas sustentáveis e escaláveis.

Melanina/PEDOT revestido por spray: Filmes PSS para transistores eletroquímicos orgânicos sustentáveis

"E-DNA" sensores, reagentless, biossensores eletroquímicos que um bom desempenho, mesmo quando desafiados diretamente no sangue e outras matrizes complexas, foram adaptados para a detecção de uma ampla gama de ácido nucléico, proteínas e moléculas pequenas analitos. Aqui apresentamos um procedimento geral para a fabricação e uso de tais sensores.

Fabricação de Eletroquímica-DNA Biossensores para Detecção Reagentless de ácidos nucléicos, proteínas e pequenas moléculas

Este artigo detalha a construção de um sensor de microagulhas multiplexados baseado. O dispositivo está a ser desenvolvido para a amostragem in situ ea análise electroquímica de analitos múltiplos de uma maneira rápida e selectiva. Nós encaramos a medicina clínica e pesquisa biomédica usa para esses sensores baseados microagulhas.

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Descreve-se um método de ensaio de sensor electroquímico para a detecção bacteriana rápida e identificação. O ensaio envolve uma matriz de sensores funcionalizada com as sondas de DNA para o RNA de captura de oligonucleótidos (rRNA) sequências específicas das espécies ribossomal. Sandwich de rRNA alvo de hibridação com a sonda de captura e uma sonda detectora de peroxidase de rábano ligada ao oligonucleótido de DNA produz uma corrente mensurável amperométrica.

Bacteriana Detecção e Identificação Utilizando sensores eletroquímicos

Aprenda a utilizar transistores eletroquímicos orgânicos para medir a transferência de elétrons extracelulares em Shewanella oneidensis. Este método oferece alta sensibilidade e detecção rápida para aplicações em bioeletrônica.

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