Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Bioengineering

Multi-analyt Biochip (MAB) Baseret på All-solid-state Ion-selektive elektroder (Assise) for Fysiologisk Research

Published: April 18, 2013 doi: 10.3791/50020

Summary

All-solid-state ion-selektive elektroder (Assises) konstrueret ud fra et ledende polymer (CP) transducer giver flere måneders funktionel levetid i flydende medier. Her beskriver vi fabrikation og kalibrering proces Assises i en lab-on-a-chip-format. Den Assise påvises at have opretholdt en nær-Nernstian hældning profil efter længere tids opbevaring i komplekse biologiske medier.

Abstract

Lab-on-a-chip (LOC) applikationer i miljø-, biomedicinske, landbrugs-, biologiske og rumfart forskning kræver en ion-selektiv elektrode (ISE), der kan tåle længere tids opbevaring i komplekse biologiske medier 1-4. En all-solid-state ion-selektive elektroder (Assise) er særligt attraktivt for de førnævnte programmer. Elektroden skal have følgende gunstige karakteristika: let konstruktion, lav vedligeholdelse og (potentiale for) miniaturisering, der giver mulighed for batch-behandling. En mikrofabrikerede Assise beregnet til kvantificering H +, Ca 2 +, og CO 3 2 - ioner blev bygget. Den består af en ædel-metal elektrode lag (dvs. Pt), en transduktion lag, og en ion-selektiv membran (ISM) lag. Transduktion lag fungerer til at transducere koncentrations-afhængig kemisk potentiale ionselektive membran ind i en målbar elektrisk signal.

Than levetid af en Assise er fundet at afhænge fastholde potentiale på det ledende lag / membran-grænsefladen 5-7. For at forlænge Assise arbejde levetid og dermed opretholde stabile potentialer ved grænsefladespændinger lag, vi udnyttet den ledende polymer (CP) poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) 7-9 i stedet for sølv / sølvchlorid (Ag / AgCl) som transduceren lag. Vi konstruerede den Assise i en lab-on-a-chip-format, som vi kaldte multi-analyt biochip (MAB) (Figur 1).

Kalibreringer i testopløsninger påvist, at MAB kan overvåge pH (driftsområdet pH 4-9), CO 3 2 - (målt på 0,01 mM - 1 mM), og Ca2 + (loglineær området 0,01 mM til 1 mM). MAb til pH giver en nær-Nernstian skråning respons efter næsten en måned opbevaring i algernes medium. Karbonatholdige biochips viser en potentiometrisk profil ligner en konventionel ionselektiv elektrode. Physiological målinger blev anvendt til at overvåge den biologiske aktivitet af modelsystem makroalgen Chlorella vulgaris.

MAB formidler en fordel i størrelse, alsidighed og multiplekset Analytregistreringsindretning kapacitet, hvilket gør den anvendelig til mange begrænset overvågning situationer på Jorden eller i rummet.

Biochip Design og eksperimentelle metoder

Den biochip er 10 x 11 mm i dimension og har 9 Assises udpeget som arbejder elektroder (WES) og 5 Ag / AgCl reference-elektroder (RES). Hver arbejdsgruppe elektrode (WE) er 240 um i diameter og er jævnt fordelt på 1,4 mm fra RES, som er 480 um i diameter. Disse elektroder er forbundet til elektriske kontaktpuder med en dimension på 0,5 mm x 0,5 mm. Den skematiske er vist i figur 2..

Cyklisk voltammetri (CV) og galvanostatisk deposition metoder anvendes til at electropolymerize de PEDOT film ved hjælp af en Bioanalytical Systems Inc. (BASI) C3-celle fod (Figur 3). Modionen for PEDOT film er skræddersyet til den analyt-ion af interesse. En PEDOT med poly (styrensulfonat) modion (PEDOT / PSS) er udnyttet til H + og CO 3 2 -, mens en med sulfat (tilsat til opløsningen som CaSO4) er udnyttet til Ca2 +. De elektrokemiske egenskaber af PEDOT-belagt WE analyseres ved hjælp CV'er i redox-aktiv opløsning (dvs. 2 mM kaliumferricyanid (K3Fe (CN) 6)). Baseret på CV-profil, blev Randles-Sevcik analyse bruges til at bestemme det effektive overfladeareal 10.. Spin-coating ved 1.500 rpm anvendes til at kaste ~ 2 um tyk ionselektive membraner (ISM) på MAB arbejdende elektroder (WES).

MAB er indeholdt i en mikrofluid flow-celle kammer fyldt med en 150 gl volumen alge medium kontaktpuderne er elektrisk forbundet til BASI systemet (FigURE 4). Den fotosyntetiske aktivitet Chlorella vulgaris overvåges i omgivende lys og mørke forhold.

Protocol

1. Fremstilling af poly (3,4-ethylenedioxythiophene): Poly (natrium-4-styrensulfonat) (PEDOT: PSS) elektropolymerisation Solution for H + og CO 3 2 - Ioner

  1. Tilføj 70 mg poly (natrium-4-styrensulfonat) (Na + PSS -) til 10 ml deioniseret (DI) vand og vortex indtil den er helt spredt (ca. 10 sek.)
  2. Tilføj 10.7 pi 3,4-ethlyenedioxythiophene (EDOT) til opløsning i 1.1 og vortex indtil opløsningen er helt blandet.

2. Fremstilling af poly (3,4-ethylenedioxythiophene): Calciumsulfat (PEDOT: CaSO4) elektropolymerisation Solution for Ca2 +-ioner

  1. Tilføj 136 mg calciumsulfat (CaSO4) til 10 ml DI-vand og vortex, og løsningen vil ikke helt dispergere og ser mælkeagtig.
  2. Tilføj 10.7 pi EDOT til løsningen i 2.1 og vortex indtil den er helt blandet.

3. Elektropolymerisation af PEDOT-baseredeLedende polymer

  1. En Bioanalytical Systems Inc. (BASI) C3 celle stativ (fig. 3) og en EF epsilon potentiostat / galvanostat anvendes til at forme den elektrokemiske celle til elektropolymerisation. Placer EDOT: PSS elektropolymerisation opløsning i den elektrokemiske celle og nitrogen boble i 20 minutter for at fjerne opløst oxygen.
  2. Nu klippe en platin-gaze ved skranken elektrode position elektrokemiske celle. Derefter klippe den MAB på arbejde elektrode position elektrokemiske celle med de arbejdende elektroder overfor platin-gaze. Juster MAB dybde, så at kun de cirkulære elektroder nedsænket i PEDOT: PSS elektropolymerisation løsning. Undgå løsning kontakt med de firkantede elektriske kontaktøer.
  3. Placer en BASI mættet sølv / sølvchlorid (Ag / AgCl) elektrode i reference elektrode position af den elektrokemiske celle. Sørg for, at henvisningen elektroden ikke er i mellem arbejds-og counter elektroder.
  4. For PEDOT: PSS deposition: Bubble den elektrokemiske celle i 20 min, og bruge EF epsilon potentiostaten / galvanostat at køre en enkelt cyklisk voltammogram fra 0V - 1.1V med en scanning på 20 mV / sek på en ± 100 uA skalaen.
  5. For PEDOT: CaSO4 deposition: Bubble den elektrokemiske celle i 20 min, og bruge EF epsilon potentiostaten / galvanostat at køre kronopotentiometri på 814 nA i 30 min.

4.. Cyklisk voltammetri af PEDOT-baserede polymerkonjugater i K3Fe (CN) 6

  1. Udfør trin 3,1-3,3 ovenfor.
  2. Anvende EF epsilon potentiostaten / galvanostat at køre en enkelt cykliske voltammogrammer fra -653 mV til 853 mV med varierende scan satser (25, 50, 75, 100, L25, 150, 175, 200) mV / sek på en ± 10 uA skala .

5.. Surface Funktionalisering Protocol

  1. Depositum ledende polymerkonjugat specifikke for ioner af interesse som i trin 3..
  2. Påfør ionselektiv membran som i trin 6.

6. Anvendelse af Ion-selektiv membran

  1. Centrer MAB på vakuumpumpe spinner borepatron.
  2. Depositum 100 ul membran på midten af ​​MAB og køre.
  3. Spin-coat ionselektiv membran med et spin coater ved 1.500 rpm i 30 sek med en 5 sek rampe op og ned.
  4. Støvsug spin-belagt MAB i 30 minutter og bage chip i en ovn ved 70 ° C i 20 min.

7.. Kalibrering af PEDOT-PSS ledende polymer konjugat med pH og Carbonate (CO 3 2 -) Ion-selektiv membran

  1. Betingelse MAB natten over i 10 uM natriumbicarbonat (NaHCO3) og 5 mM kaliumchlorid (KCl) i alger medier.
  2. Sæt MAB i mikrofluid flow-celle chipholderen.
  3. Sprøjt 5 ml testopløsning med initial pH-værdi eller koncentration (f.eks pH 4 eller 10 uM for CO 3 2 -). Fjern bubbel fra flow-celle-chip holder.
  4. Placer flow-cell chip holder på strømmen-cell elektrisk armatur.
  5. Åbn EF epsilon software og indtast åbne kredsløb potentiale (OP) mode. Indstil tiden til 300 min, spændingen skala til ± 1V, og afskæringsfrekvensen til 10 kHz, og noter værdien hver 2 sek.
  6. Lad MAB stabilisere (se efter en flad linje) før du fortsætter med kalibreringsprocessen.
  7. Når MAB er stabiliseret, skylle flowcellen med testopløsning og injicere den næste koncentration skal kalibreres (pH 5 eller 25 uM CO 3 2 -). Kontroller, at ingen bobler er tilladt at komme ind i flow-cellen. Gentag trin 7.5 og 7.6 til pH 6, 7, 8 og 9 eller CO 3 2 - koncentrationer på 50, 75, 100, 250, 500, 750 og 1.000 uM.
  8. Efter den sidste koncentration har kørt, skal du fjerne MAB og tør med nitrogen luft.
  9. Placer MAB tilbage i frisk konditionering løsning, indtil næste brug.

CaSO4 ledende polymer Konjugat i CaCl2

  1. Betingelse MAB natten over i 7 ml 0,1 M CaCl2 og 10 uM NANO 3..
  2. Følg trin svarende til 7,2-7,10. I trin 8.3, erstatte carbonat testopløsning med en startkoncentration på 0,01 mM CaCl2. Gentag for test-opløsning koncentrationer på 0,05, 0,1, 0,5, 1 og 10 mm.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Et eksempel på en cyklisk voltammogram (CV) resultatet af PEDOT: PSS og dets tilsvarende katodisk spidsstrøm (i p) vs scanningshastighed (v 1/2) er vist i figur 5a og 5b henholdsvis. PEDOT: CaSO4 ved forskellige scan satser og dens katodisk spidsstrøm er ikke vist. Brug Randles-Sevcik analyse 10, de effektive overfladearealer af den faste kontakt PEDOT: PSS og PEDOT: CaSO4 uden ion-selektiv membran blev fundet at være 4,4 x 10 -11 cm 2 og 5,8 x 10 -11 cm 2, hhv. Disse værdier er relativt lille i forhold til tidligere rapporterede elektroder på grund af elektroden størrelse er ~ 130 gange mindre end elektroden størrelse rapporteret fra vores forskningsgruppe 11. Bemærk, at MAB elektroden effektive overfladeareal kan styrkes ved at modificere overfladen med nanomaterialer 11.

t "> Kalibrering resultater for ISE'er baseret på PEDOT: PSS polymerkonjugaterne i alge medier med pH i området mellem 4 og 9 efter 20 dages opbevaring i alge medium er vist i figur 6. variation i hældningen profilen kunne skyldes komplekset. biologisk miljø (ATCC medium:. 1,0 L Bristol løsning og 1,0 g Protease Peptone (BD Diagnostic System, Sparks, MD, USA), der har fouling forbindelser og interfererende salte, der kan påvirke målingerne Formålet med arbejdet er at teste Assise kapacitet at erhverve målinger i den aktuelle celle-kultur miljø.

Vi vender os nu til kalibreringsresultaterne for PEDOT: PSS i carbonat (CO 3 2 -) opløsning med en koncentration på 0,01 mM til 1 mM i både alge biologisk medium og alge biologisk medium pufret ved pH 8,5 (fig. 7). Målinger udføres ved pH 7,8. Det indsatte viser ændringen i koncentrationen, med en sænkning af skråningen med den pufredeopløsning. Resultaterne viser pH-afhængigheden af ​​carbonat-selektiv elektrode. Disse resultater er meningsfulde, hvis man betragter eksistensen af forskellige carbonatspecies i den opløste form specifikt H 2 CO 3 (kulsyre), HCO 3 - (bikarbonat,) og CO 3 2 - (carbonat). PK A1-værdien for kulsyre til hydrogencarbonatform er 6,4, mens den pK a2 værdi fra bikarbonat til carbonat er 10,4. Når pH-værdien er større end pKa, arten er i sin deprotoniserede form, mens, når pH er lavere end pKa, arten er i sin protonerede form,. Da målingerne foretages ved pH 7,8, de fleste arter i hydrogencarbonat. Tilvæksten i spænding korrelerer til tilvækst i carbonatspecies. På grund af den pH-afhængighed af carbonatkoncentration, må man overveje denne afhængighed ved at udføre målinger i biologiske medier. Målinger med MAB med en PEDOT: PSS-baseredeISE i 150 pi alge medium indeholdende mikroalger Chlorella vulgaris ved pH 7,8 er vist i figur 8. Vi bemærker en 30 mV ændring, der korrelerer til et årti ændring i carbonat koncentration i vekslende lyse og mørke forhold. Disse resultater kan forklares ved at betragte den fysiologiske aktivitet af mikroalger under fotosyntesen. Under mørke forhold algerne forblive i en hviletilstand, hvor der ikke fotosyntetiske aktivitet forekommer. Dette kan ses i grafen, hvor mV læsning forbliver konstant og tæt på den oprindelige baseline læsning. Når algerne udsættes for lys, er de aktivt undergår fotosyntese, hvorfor et fald i HCO 3 - og CO 3 2 niveauer er observeret som forventet. I form af en mV læser dette bør svare til en stigning i spændingen da niveauerne af HCO 3 - og CO 3 2 niveauer er nedsat. Kalibrering resultater for PEDOT: Caso 4 iCaCl2 opløsning med koncentrationer i området fra 0,01 mM til 1 mM er vist i figur 9. Den PEDOT: CaSO 4 anvendes til mønsteret en 3D elektrode format til at måle calcium fra bregne spore Ceratopteris richardii, disse resultater er ikke præsenteret her. Resultaterne viser en næsten Nernstian skråning profil for 30 mV per årti ændring i Ca 2 + koncentration. Kalibreringen resultat vil blive brugt til at måle calcium nuværende niveau i spire bregne sporer. Disse resultater er ikke præsenteret her.

Ved alle målinger er målingen lineære område skræddersyet til at passe området kræves til anvendelsen.

Figur 1
Figur 1. Multi-analyt biochip (MAB). Den biochip består af multiple arbejds-og reference-elektroder.

er.within-page = "altid"> Figur 2
Figur 2. MAB design skematiske. Den MAB er en 10 x 11 mm biochip, som består af 9 Pt elektroder = 240 um) er beregnet som ISE arbejder elektroder (WES), og 5 Pt (O = 480 um) elektroder beregnet som reference elektroder (res ). To sæt bestående af tre elektroder deler en reference elektrode (RE), mens de resterende 3 har deres egen RE. De sæt af tre WES med delte RE'er er beregnet til potentiometrisk måling, mens resten er beregnet til amperometrisk måling. Wes og dens tilsvarende RE'er har samme afstand på 1,4 mm fra hinanden. Disse elektroder er forbundet til Pt kontaktplader (0,5 x 0,5 mm) er placeret ved den ene ende af biochip.

20fig3.jpg "/>
Figur 3. BASI celle stå tre-elektrode potentiostat / galvanostat system. Den BASI er elektrisk forbundet til mikrofluid flow-celle-kammeret og optegnelser spænding målinger i real-tid.

Figur 4
Figur 4.. Mikrofluid flow-celle kammer. En sprøjte forbundet ved både indgang og udgang mikrofluid kammer til at skubbe målingen væske på biochip.

Figur 5
Figur 5. (A) Cykliske voltammetri profiler på forskellige scan satser og (b) den tilsvarende katodisk peak vs scanningen sats for Randles-Sevcik . analyse baseret på Randles-Sevcik analyse blev de effektive arealer af elektroderne beregnet til at være 4,4 x 10 -11 cm 2 og 5,8 x 10 -11 cm 2 for PEDOT: PSS og PEDOT:. CaSO4 henholdsvis Klik her for at se større tal .

Figur 6
Figur 6. Calibration profil for MAB ISE'er baseret på PEDOT:. PSS i opløsning med stigende pH til 4 forskellige målinger udført med de samme biochip løbet på 28 dage Resultaterne viser en større fejlmargin ved pH 4 på grund af udsving i H +-ioner på den nedre detektionsgrænse.

Ure 7 "fo: content-width =" 5.5in "fo: src =" / files/ftp_upload/50020/50020fig7highres.jpg "src =" / files/ftp_upload/50020/50020fig7.jpg "/>
Figur 7. Kalbreringsprofil til MAB sering baseret på PEDOT: PSS i CaCO 3 opløsning med stigende koncentration af CO 3 2 - i både alge medium og bufrede alge medium ved pH 8,5 Resultaterne viser virkningen af pH på CO 3 2 - sensing skyldes. tilgængeligheden af flere carbonatspecies ved forskellige dissociationskonstant (pKa) værdier - H 2 CO 3 (kulsyre), HCO 3 - (bicarbonat) og CO 3 2 - (carbonat). Da MAB'er er at udføre målinger i naturlige prøver, er kalibrering lavet med unbuffered alger medier, viser en hældning på -30 mV per årti ændring i CO 3 2 - koncentration.

0020/50020fig8highres.jpg "src =" / files/ftp_upload/50020/50020fig8.jpg "/>
Figur 8. CO 3 2 -. Koncentrationsmåling med biologisk model Chlorella vulgaris i den omgivende lys og mørke forhold viser en 30 mV ændre dette ~ 30 mV ændring korrelerer til et årti ændring i CO 3 2 - koncentration. En kontrol med kun alger medier viser respons, hvilket indikerer en funktionel biochip.

Figur 9
Figur 9. Calibration profil for MAB ISE'er baseret på PEDOT:. PSS i CaCl2 opløsning med stigende koncentration Resultaterne viser en nær-Nernstian hældning profil for divalent kation ved 30 mV per årti ændring i Ca 2 + koncentration.

s "> Kemiske Komponenter til H + Membran Vægt% Company Katalognummer polyurethan (PU) 23,1% Sigma Aldrich 81.367-5G polyvinylchlorid (PVC) 9,9% Sigma Aldrich 81387-250G kalium tetrakis [3,5-bis (trifluormethyl) phenyl]-borat (KTFPB) 0,5% Sigma Aldrich 60588-10MG hydrogen ionophor I (H + ionophor) 1% Sigma Aldrich 95.292-100mg bis (2-ethylhexyl) sebacat (DOS) 65,5% Sigma Aldrich 84.818-25ML Kemiske Komponenter til Ca 2 + Membran Vægt% polyurethan (PU) 10,0% Sigma Aldrich 81.367-5G polyvinylchlorid (PVC) 19,0% Sigma Aldrich 81387-250G kalium tetrakis [4 - chloropheny) borat (KTpCPB) 0,7% Sigma Aldrich 60591-100mg calciumionophor I (Ca 2 + ionophor) 1,0% Sigma Aldrich 21193-100mg bis (2-ethylhexyl) sebacat 69,3% 84.818-25ML Kemiske Komponenter til CO 3 2 - Membran Vægt% polyurethan (PU) 17,8% Sigma Aldrich 81.367-5G polyvinyl(polyvinylchlorid) 18,2% Sigma Aldrich 81387-250G Tridodecylmethylammonium chlorid (tmACl) 1,0% Sigma Aldrich 91.661-100mg Karbonat ionoforen IV (CO 3 2 - ionophore) 9,0% Sigma Aldrich 21856-1EA Bis (2-ethylhexyl) sebacat 54,0% Sigma Aldrich 84.818-25ML

Tabel 1. Ion-selektiv membran kemiske sammensætning. Alle membran sammensætninger opløses i opløsningsmiddel (cyclohexanon) på 10% vægt / volumen. For alle membran sammensætninger, 4,3 mg siliciumtetrachlorid (Sigma Aldrich, katalognummer: 215120) blev tilsat til 100 mg af tørre komponenter.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

MAB biochip består af Assises der er konstrueret fra en ISM oven på en PEDOT-baserede CP konjugat transduktion lag på en Pt-elektrode, hvis kombination transducerer ionkoncentrationen af ​​interesse til et måleligt elektrisk signal. En stabil elektrode potentiale defineres af både CP lag og ISM lag. Begge lag også bestemme bearbejdning levetid MAB og kvaliteten (støj, fremdrift) af det målte elektriske signal.

PEDOT er især attraktivt som en transduktion lag grund både sine ioniske og elektroniske egenskaber (når det er i oxideret form). PEDOT har kapacitet til high redox kapacitet til at minimere ledende elektrode polariserende effekt, vi har målt sin stabile redox potentiale på 153 mV ± 6 vs Ag / AgCl. Denne egenskab er nødvendig for den potentielle stabilitet ISE, som anvender en fast indre kontakt 12. Den PEDOT: PSS CP konjugat anvendes som en transducer til SMAll monovalente kationer (f.eks H +) og divalente anioner (f.eks CO 3 2 -). Den ikke-lineære hældning profil carbonat-selektive elektrode skyldes dens afhængighed af pH. For målinger med mikroalger skal samtidig måling ske for H + og CO 3 2 - ioner. Resultatet for CO 3 2 - målinger svarer til konventionelle elektroder 13 og lignende plane elektroder, der er langt større i dimension 14. Derfor giver elektroden geometri rapporteres på her ikke ændre potentiometriske egenskaber. Endvidere, når opløsningen er pufret ved pH 8,5, hældningen profil for årti ændring i CO 3 2 - koncentrationen falder fra -30 til -17 mV. Dette kan forklares ved, at H 2 CO 3, HCO 3 -, CO 3 2 -, og opløst CO 2 all sameksistere i vandige opløsninger, og denne equilibrium afhænger pH. Flere undersøgelser er nødvendige for at undersøge dette aspekt af carbonation resultater. Til målinger med divalente kationer, erstatte vi PSS modion med CaSO4 salt, hvilket resulterer i en PEDOT: CaSO4 polymerkonjugatet. Vi mener, at overskydende divalente Ca 2 + kation fra den opløste CaSO4 i polymerkonjugatet forhindrer binding af den målte Ca2 + fra prøveopløsningen.

Elektrokemiske metoder (cyklisk voltametriske og galvanostatisk) bruges til at skræddersy fysiske og elektrokemiske egenskaber af PEDOT-baserede polymerkonjugat. Disse elektrokemiske metoder aflejring er anvendelige til hurtig opbygning af Assises. Anvendelsen af ​​Assises er ikke begrænset til ion-sensorer, CP konjugater kan funktionaliseres med biomolekyler og MAB kan fungere som en biosensor. På grund af den lange funktionelle levetid demonstreret med ISE'er for H +-ioner, MAB er Suitable til applikationer, der kræver langsigtede overvågning i et komplekst biologisk lage miljø. Derfor, det har potentiale til at være nyttige i in vivo biomedicinsk forskning og langsigtet overvågning af ioner i medikamentscreeningsanalyse.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Vi har intet at afsløre.

Acknowledgments

Vi vil gerne takke NASA Astrobiology Videnskab og Teknologi Instrument Development (ASTID) Program til finansiering support (tilskud numrene 103.498 og 103.692), Gale Lockwood for Birck Nantechnology Center på Purdue University for wirebonding af MAB enheder og Joon Hyeong Park for CAD-tegning af strømmen-celle kammer.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
3,4-Ethylenedioxythiophene Sigma-Aldrich 483028
Poly(sodium 4-styrenesulfonate) Sigma-Aldrich 243051
EC epsilon galvanostat/potentiostat Bioanalytical Systems Inc. e2P
Saturated Ag/AgCl reference electrode Bioanalytical Systems Inc. MF-2052
Pt gauze Alfa Aesar 10283
Potassium ferricyanide Sigma-Aldrich P-8131
Potassium nitrate J.T. Baker 3190-01
Sodium bicarbonate Mallinckrodt/ Macron 7412-12
Sodium carbonate Sigma-Aldrich S-7127
Calcium chloride J.T. Baker 1311-01
Potassium chloride Sigma-Aldrich P9541
Calcium sulphate Sigma-Aldrich 237132
C3 cell stand Bioanalytical Systems Inc. EF-1085
Flow-cell chip holder Custom, courtesy of NASA Ames
Flow-cell electrical fixture Custom, courtesy of NASA Ames
Table 2. Specific reagents and equipment.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Migdalski, J., Bas, B., Blaz, T., Golimowski, J., Lewenstam, A. A Miniaturized and Integrated Galvanic Cell for the Potentiometric Measurement of Ions in Biological Liquids. J. Solid State Electrochem. 13, 149-155 (2009).
  2. Designing a Water-quality Monitor with Ion-selective-electrodes. Buehler, M. G., Kounaves, S. P., Martin, D. P. Proceedings of the IEEE Aerospace Conference, 1, 331-338 (2001).
  3. Adamchuk, V. I., Lund, E. D., Sethuramasamyraja, B., Morgan, M. T., Doberman, A., Marx, D. B. Direct Measurement of Soil Chemical Properties on-the-go using Ion-selective-electrodes. Journal Computers and Electronics in Agriculture. 48 (3), 272-294 (2005).
  4. Oelβner, W., Hermann, S., Kaden, H. Electrochemical Sensors and Sensor Module for Studying Biological Systems in Space Vehicles. Aerospace Science and Technology. 1, 291-296 (1997).
  5. Bobacka, J. Conducting Polymer-based Solid-state Ion-selective Electrodes. Electroanalysis. 18 (1), 7-18 (2006).
  6. Buck, R. Ion Selective Electrodes in Analytical Chemistry. , Plenum Press. New York. (1980).
  7. Nam, H., Cha, G. S. Chapter 18. Biosensors and their Applications. Yang, V. C., Ngo, T. T. , Kluwer Academic/Plenum Publishers. N.Y. (2000).
  8. Anatova-Ivanova, S., Mattinen, U., Radu, A., Bobacka, J., Lewenstem, A., Migdalski, J., Danielewski, M., Diamond, D. Development of Miniature All-solid-state Potentiometric Sensing System. Sensors and Actuators B. 146, 199-205 (2010).
  9. Michalska, A., Galuszkiewicz, A., Ogonowska, M., Ocypa, M., Maksymiuk, K. PEDOT Films: Multifunctional Membranes for Electrochemical Ion sensing. J. Solid State Electrochem. 8, 381-389 (2004).
  10. Bard, A. J., Faulkner, L. R. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications. ed, 2nd , 2nd ed, Wiley. New York. (2000).
  11. Claussen, J. C., Artiles, M. S., McLamore, E. S., Mohanty, S., Shi, J., Rickus, J., Fisher, T. S., Porterfield, D. M. Electrochemical Glutamate Biosensing with Naanocube and Nanosphere Augmented Single-walled Carbon Nanotube Networks: A Comparative Study. J. Mater. Chem. 21, 11224-11231 (2011).
  12. Bobacka, J. Potential Stability of All-solid-state Ion-selective Electrodes using Conducting Polymers as Ion-to-electron Transducers. Anal. Chem. 71, 4932-4937 (1999).
  13. Lee, J. H., Yoon, I. J., Yoo, C. L., Pyun, H. J., Cha, G. S., Nam, H. Potentiometric Evaluation of Solvent Polymeric Carbonate-selective Membranes based on Molecular Tweezer-type Neutral Carriers. Anal. Chem. 72, 4694-4699 (2000).
  14. Song, F., Ha, J., Park, B., Kwak, T. H., Kim, I. T., Nam, H., Cha, G. S. All-solid-state Carbonate Selective Electrode based on a Molecular Tweezer-type Neutral Carrier with Solvent-soluble Conducting Polymer Solid Contact. Talanta. 57, 263-270 (2002).

Tags

Bioteknik Medicine Biomedical Engineering Kemiteknik Electrical Engineering Mechanical Engineering kemi biokemi anatomi fysiologi miniaturisering Mikroteknologi elektrokemiske teknikker elektrokemiske processer Astrobiology Analytisk diagnostiske og terapeutiske teknikker og udstyr efterforskningsmetoder teknologi industri landbrug elektrokemisk sensor alt-solid-state ion-selektive elektrode (Assise) ledende polymer transducer poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) lab-on-a-chip, Fotosyntese mikrofluidik
Multi-analyt Biochip (MAB) Baseret på All-solid-state Ion-selektive elektroder (Assise) for Fysiologisk Research
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Wan Salim, W. W. A., Zeitchek, M.More

Wan Salim, W. W. A., Zeitchek, M. A., Hermann, A. C., Ricco, A. J., Tan, M., Selch, F., Fleming, E., Bebout, B. M., Bader, M. M., ul Haque, A., Porterfield, D. M. Multi-analyte Biochip (MAB) Based on All-solid-state Ion-selective Electrodes (ASSISE) for Physiological Research. J. Vis. Exp. (74), e50020, doi:10.3791/50020 (2013).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter