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Bioengineering

शारीरिक रिसर्च के लिए अखिल ठोस राज्य आयन चयनात्मक इलेक्ट्रोड (ASSISE) के आधार पर मल्टी विश्लेष्य Biochip (एमएबी)

Published: April 18, 2013 doi: 10.3791/50020

Summary

एक प्रवाहकीय बहुलक (सीपी) ट्रांसड्यूसर से निर्माण अखिल ठोस राज्य आयन चयनात्मक इलेक्ट्रोड (ASSISEs) तरल मीडिया में कार्यात्मक जीवन भर के कई महीनों प्रदान करते हैं. यहाँ, हम एक प्रयोगशाला-on-a-चिप प्रारूप में ASSISEs के निर्माण और अंशांकन प्रक्रिया का वर्णन है. ASSISE जटिल जैविक मीडिया में लंबे समय तक भंडारण के बाद एक के पास Nernstian ढलान प्रोफाइल बनाए रखा करने के लिए प्रदर्शन किया है.

Protocol

1. पाली (सोडियम 4 styrenesulfonate) (PEDOT: पीएसएस) - आयन एच + और ​​सीओ लिए Electropolymerization समाधान 3 2 पाली (3,4 ethylenedioxythiophene) की तैयारी

  1. पूरी तरह से (लगभग 10 सेकंड) छितरी तक 10 मिलीलीटर विआयनीकृत (डी) पानी और भंवर के लिए - 70 मिलीग्राम पाली (सोडियम 4 styrenesulfonate) (ना + पीएसएस) जोड़ें.
  2. समाधान पूरी तरह से मिश्रित है जब तक 1.1 में समाधान और भंवर को 10.7 μl 3,4 ethlyenedioxythiophene (EDOT) जोड़ें.

2. कैल्शियम सल्फेट (PEDOT: Caso 4) 2 सीए के लिए Electropolymerization समाधान + आयनों पाली (3,4 ethylenedioxythiophene) की तैयारी

  1. 10 मिलीलीटर डि पानी और भंवर के लिए 136 मिलीग्राम कैल्शियम सल्फेट (Caso 4) जोड़ें, समाधान पूरी तरह से फैलाने और दूधिया प्रतीत होता है नहीं होगा.
  2. पूरी तरह से मिश्रित जब तक 2.1 और भंवर में समाधान करने के लिए 10.7 μl EDOT जोड़ें.

3. PEDOT आधारित की Electropolymerizationप्रवाहकीय पॉलिमर

  1. एक Bioanalytical सिस्टम्स इंक (BASI) सी 3 सेल स्टैंड (चित्रा 3) और एक चुनाव आयोग एप्सिलॉन potentiostat / galvanostat electropolymerization के लिए विद्युत सेल के रूप में इस्तेमाल कर रहे हैं. भंग ऑक्सीजन दूर करने के लिए 20 मिनट के लिए विद्युत सेल और नाइट्रोजन बुलबुला में पीएसएस electropolymerization समाधान: EDOT रखें.
  2. अब विद्युत सेल के काउंटर इलेक्ट्रोड की स्थिति पर एक प्लैटिनम धुंध क्लिप. फिर प्लैटिनम धुंध का सामना करना पड़ काम कर इलेक्ट्रोड के साथ विद्युत सेल का काम कर इलेक्ट्रोड की स्थिति में एमएबी क्लिप. पीएसएस electropolymerization समाधान: केवल परिपत्र इलेक्ट्रोड PEDOT में डूबे हुए हैं ताकि एमएबी गहराई को समायोजित करें. वर्ग बिजली के संपर्क पैड के साथ समाधान के संपर्क से बचें.
  3. एक BASI संतृप्त चांदी / चांदी क्लोराइड (एजी / AgCl) विद्युत सेल के संदर्भ इलेक्ट्रोड स्थिति में इलेक्ट्रोड रखें. संदर्भ इलेक्ट्रोड काम और counte के बीच में नहीं है सुनिश्चित करेंआर इलेक्ट्रोड.
  4. PEDOT के लिए: पी एस एस बयान: बुलबुला विद्युत 20 मिनट के लिए सेल, और 0V से एक एकल चक्रीय voltammogram चलाने के लिए चुनाव आयोग एप्सिलॉन potentiostat / galvanostat उपयोग - 20 के स्कैन दर के साथ 1.1V एक ± 100 μA पैमाने पर एम वी / सेक.
  5. के लिए PEDOT: Caso 4 बयान: बुलबुला 20 मिनट के लिए विद्युत सेल, और 30 मिनट के लिए एनए 814 पर chronopotentiometry चलाने के लिए चुनाव आयोग एप्सिलॉन potentiostat / galvanostat का उपयोग करें.

4. कश्मीर 3 फ़े में PEDOT आधारित पॉलिमर conjugates के चक्रीय Voltammetry (सीएन) 6

  1. 3.1-3.3 उपरोक्त चरणों को पूरा करें.
  2. एक ± 10 μA पैमाने पर एम वी / सेक (25, 50, 75, 100, L25, 150, 175, 200) की दर स्कैन के साथ अलग -653 एम वी से 853 एम वी के लिए एक चक्रीय voltammograms चलाने के लिए चुनाव आयोग एप्सिलॉन potentiostat / galvanostat का प्रयोग करें .

5. सतह functionalization प्रोटोकॉल

  1. चरण 3 में के रूप में ब्याज के आयनों के लिए विशिष्ट जमा प्रवाहकीय बहुलक संयुग्म.
  2. चरण 6 में के रूप में आयन चयनात्मक झिल्ली लागू करें.

6. आयन चयनात्मक झिल्ली के अनुप्रयोग

  1. वैक्यूम स्पिनर चक पर केंद्र एमएबी.
  2. एमएबी और चलाने के केन्द्र पर जमा 100 μl झिल्ली.
  3. एक 5 सेकंड रैंप के ऊपर और नीचे से 30 सेकंड के लिए 1500 rpm पर एक स्पिन coater साथ स्पिन कोट आयन चयनात्मक झिल्ली.
  4. 30 मिनट के लिए स्पिन लेपित एमएबी वैक्यूम और 20 मिनट के लिए 70 डिग्री सेल्सियस पर एक ओवन में चिप सेंकना.

7. आयन चयनात्मक झिल्ली - पीएच और कार्बोनेट के साथ PEDOT-पीएसएस प्रवाहकीय पॉलिमर संयुग्म (सीओ 3 2) का कैलिब्रेशन

  1. हालत 10 माइक्रोन सोडियम बाइकार्बोनेट (3 NaHCO) और काई के मीडिया में 5 मिमी पोटेशियम क्लोराइड (KCl) में रात भर एमएबी.
  2. Microfluidic प्रवाह सेल चिप धारक में एमएबी डालें.
  3. प्रारंभिक पीएच मान या एकाग्रता (सीओ 3 2 के लिए जैसे पीएच 4 या 10 माइक्रोन -) के साथ 5 मिलीलीटर परीक्षण समाधान इंजेक्षन. Bub निकालेंप्रवाह सेल चिप धारक से bles.
  4. प्रवाह सेल बिजली स्थिरता पर प्रवाह सेल चिप धारक रखें.
  5. चुनाव आयोग एप्सिलॉन सॉफ्टवेयर खोलें और खुले सर्किट क्षमता (ओपी) मोड में प्रवेश. 300 मिनट, ± 1V को वोल्टेज पैमाने, और 10 kHz करने के लिए cutoff आवृत्ति के लिए समय निर्धारित करें, और मूल्य हर 2 सेकंड रिकॉर्ड.
  6. एमएबी अंशांकन प्रक्रिया के साथ जारी रखने से पहले (एक फ्लैट लाइन देखने के लिए) को स्थिर करते हैं.
  7. एमएबी स्थिर है, एक बार परीक्षण समाधान के साथ प्रवाह सेल फ्लश और calibrated किया जा करने के लिए अगले एकाग्रता इंजेक्षन (पीएच 5 या 3 2 सीओ 25 माइक्रोन -). कोई बुलबुले प्रवाह कक्ष में प्रवेश की अनुमति दी जाती है कि सुनिश्चित करें. पीएच 6, 7, 8, और 9 या सीओ 3 2 के लिए कदम 7.5 और 7.6 दोहराएँ - 50 की सांद्रता, 75, 100, 250, 500, 750, और 1000 माइक्रोन.
  8. पिछले एकाग्रता चलने के बाद, नाइट्रोजन हवा के साथ एमएबी और शुष्क हटा दें.
  9. एमएबी वापस अगले उपयोग करें जब तक ताजा कंडीशनिंग समाधान में रखें.

2 CaCl में Caso 4 प्रवाहकीय पॉलिमर संयुग्म

  1. हालत 0.1 एम 2 CaCl और 10 माइक्रोन नैनो 3 की 7 मिलीलीटर में रातोंरात एमएबी.
  2. 7.10-7.2 के समान चरणों का पालन करें. कदम 8.3 में, 0.01 मिमी 2 CaCl की एक प्रारंभिक एकाग्रता के साथ कार्बोनेट परीक्षण समाधान की जगह. परीक्षण समाधान 0.05 की सांद्रता, 0.1, 0.5, 1 और 10 मिमी के लिए दोहराएँ.

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Representative Results

PEDOT की एक चक्रीय voltammogram (सीवी) परिणाम का एक उदाहरण: पी एस एस और अपनी इसी cathodic वर्तमान शिखर (आई पी) बनाम स्कैन दर (वी 1/2) क्रमशः आंकड़े 5a और 5 ब में दिखाए जाते हैं. PEDOT: विभिन्न स्कैन दरों और उसके cathodic मौजूदा शिखर पर Caso 4 नहीं दिखाए जाते हैं. पीएसएस और PEDOT: Randles-Sevcik विश्लेषण 10, ठोस संपर्क PEDOT के प्रभावी सतह क्षेत्रों का उपयोग आयन चयनात्मक झिल्ली बिना Caso 4 क्रमश: 4.4 एक्स 10 -11 2 सेमी और 5.8 एक्स 10 -11 2 सेमी होना पाया गया है. इन मूल्यों के कारण हमारे शोध समूह के 11 से रिपोर्ट इलेक्ट्रोड आकार से ~ 130 गुना छोटा होता जा रहा है इलेक्ट्रोड आकार करने के लिए पिछले सूचना दी इलेक्ट्रोड की तुलना में अपेक्षाकृत छोटे हैं. एमएबी इलेक्ट्रोड प्रभावी सतह क्षेत्र nanomaterials के 11 के साथ सतह संशोधित करके बढ़ाया जा सकता है ध्यान दें.

PEDOT पर आधारित ises के लिए टी "> अंशांकन परिणाम: पी ​​एस एस बहुलक काई के माध्यम में 20 दिनों के भंडारण के बाद 4 से 9 को लेकर पीएच के साथ काई मीडिया में conjugates 6 चित्र में दिखाया जाता है ढलान प्रोफाइल में बदलाव के जटिल होने के कारण हो सकता है. जैविक मध्यम (ATCC मध्यम:. 1.0 एल ब्रिस्टल के समाधान और दूषण यौगिकों और माप को प्रभावित कर सकते हैं कि हस्तक्षेप लवण है जो 1.0 ग्राम Protease Peptone (बी नैदानिक ​​प्रणाली, स्पार्क्स, एमडी, यूएसए), काम का उद्देश्य ASSISE क्षमता का परीक्षण करने के लिए है वास्तविक सेल संस्कृति वातावरण में माप प्राप्त करने के लिए.

- काई जैविक मध्यम और पीएच 8.5 (चित्रा 7) में बफर शैवाल जैविक मध्यम दोनों में 1 मिमी से 0.01 मिमी की एक एकाग्रता रेंज के साथ समाधान कार्बोनेट में पीएसएस (सीओ 3 2): हम PEDOT के लिए अंशांकन परिणाम के लिए अब बारी. माप 7.8 पीएच पर प्रदर्शन कर रहे हैं. इनसेट बफर के साथ ढलान को कम करने के साथ, एकाग्रता में परिवर्तन को दर्शाता हैसमाधान. परिणाम कार्बोनेट चयनात्मक इलेक्ट्रोड का पीएच निर्भरता दिखा. एक भंग रूप में विभिन्न कार्बोनेट प्रजातियों के अस्तित्व को मानता है तो ये परिणाम सार्थक रहे हैं, विशेष रूप से एच 2 सीओ 3 (कार्बोनिक एसिड), HCO 3 - (बाइकार्बोनेट,) और सीओ 3 2 - (कार्बोनेट). बाइकार्बोनेट से कार्बोनेट पी A2 मूल्य 10.4 है जबकि बाइकार्बोनेट प्रपत्र को कार्बोनिक एसिड के लिए पीके A1 का मूल्य 6.4 है. पीएच pKa की तुलना में कम है, जब प्रजातियों अपनी protonated रूप में है, जबकि पीएच pKa से अधिक हो गया है, प्रजाति, इसके deprotonated रूप में है. माप 7.8 पीएच पर बना रहे हैं, अधिकांश प्रजातियों बाइकार्बोनेट फार्म में हैं. वोल्टेज में वेतन वृद्धि कार्बोनेट प्रजातियों में वेतन वृद्धि के लिए इसे संबद्ध. जैविक मीडिया में माप बाहर ले जा रहा है, क्योंकि जब कार्बोनेट एकाग्रता की पीएच निर्भरता की, एक इस निर्भरता पर विचार करना चाहिए. एक PEDOT साथ एमएबी का उपयोग कर माप: पीएसएस आधारितपीएच 7.8 पर microalgal Chlorella वुलगारिस युक्त 150 μl काई के मध्यम में आईएसई 8 चित्रा में दिखाए जाते हैं. हम प्रकाश और अंधेरे की स्थिति बारी में कार्बोनेट एकाग्रता में एक दशक से बदलाव के लिए इसे संबद्ध है, जो एक 30 एम वी परिवर्तन ध्यान दें. इन परिणामों के प्रकाश संश्लेषण के दौरान microalgae के शारीरिक गतिविधि पर विचार के द्वारा समझाया जा सकता है. अंधेरे शर्तों के तहत शैवाल कोई संश्लेषक गतिविधि होता है जहां निद्रा की अवस्था में रहते हैं. इस एमवी पढ़ने निरंतर और प्रारंभिक आधारभूत पढ़ने के करीब बनी हुई है जहां ग्राफ में देखा जा सकता है. शैवाल प्रकाश के संपर्क में रहे हैं, वे सक्रिय रूप से प्रकाश संश्लेषण के दौर से गुजर रहे हैं, इसलिए एक HCO 3 में कमी - उम्मीद के रूप में और सीओ 3 2 स्तरों मनाया जाता है. एक एम वी पढ़ने के संदर्भ में इस HCO 3 के स्तर के बाद से वोल्टेज में वृद्धि के अनुरूप होना चाहिए - और सीओ 3 2 के स्तर को कम कर रहे हैं. PEDOT के लिए अंशांकन परिणाम: Caso 4 में0.01 मिमी से 1 मिमी से लेकर सांद्रता के साथ 2 CaCl समाधान 9 चित्रा में दिखाए जाते हैं. PEDOT: Caso 4 पैटर्न फर्न बीजाणु Ceratopteris richardii से कैल्शियम के स्तर को मापने के लिए एक 3 डी इलेक्ट्रोड प्रारूप करने के लिए प्रयोग किया जाता है, उन परिणामों को यहाँ प्रस्तुत नहीं कर रहे हैं. परिणाम 2 सीए में दशक परिवर्तन + एकाग्रता प्रति 30 एमवी के लिए लगभग एक Nernstian ढलान प्रोफ़ाइल दिखा. अंशांकन परिणाम फर्न बीजाणुओं germinating में कैल्शियम मौजूदा स्तर को मापने के लिए इस्तेमाल किया जाएगा. उन परिणामों यहाँ प्रस्तुत नहीं कर रहे हैं.

सभी मापन के लिए, माप रैखिक सीमा आवेदन के लिए आवश्यक सीमा फिट अनुरूप है.

चित्रा 1
चित्रा 1. मल्टी विश्लेष्य biochip (एमएबी). Biochip कई काम और संदर्भ इलेक्ट्रोड के होते हैं.

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चित्रा 2. एमएबी डिजाइन योजनाबद्ध. एमएबी संदर्भ इलेक्ट्रोड (रिस के रूप में करना आईएसई काम कर इलेक्ट्रोड (वेस) के रूप में इरादा 9 पं. इलेक्ट्रोड (ँ = 240 माइक्रोन), और 5 पंडित (ँ = 480 माइक्रोन) इलेक्ट्रोड के होते हैं, जो एक 10 x 11 मिमी biochip है ). शेष 3 अपने स्वयं के आरई है जबकि तीन इलेक्ट्रोड से मिलकर दो सेट, एक संदर्भ इलेक्ट्रोड (आरई) का हिस्सा है. बाकी amperometric माप के लिए इरादा कर रहे हैं, जबकि साझा रिस साथ तीन वेस के सेट, potentiometric माप के लिए इरादा कर रहे हैं. वेस और अपनी इसी को छोड़कर समान रूप से अलग 1.4 मिमी में स्थान दिया गया है. ये इलेक्ट्रोड biochip के एक छोर पर स्थित पं. संपर्क पैड (0.5 x 0.5 मिमी) से जुड़े हैं.

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चित्रा 3. BASI सेल खड़े तीन इलेक्ट्रोड potentiostat / galvanostat प्रणाली. BASI विद्युत microfluidic प्रवाह सेल कक्ष और वास्तविक समय में रिकॉर्ड वोल्टेज माप से जुड़ा है.

चित्रा 4
4 के बाहर चित्रा. Microfluidic प्रवाह सेल कक्ष. एक सिरिंज biochip पर माप द्रव पुश करने के लिए microfluidic के चैम्बर के इनलेट और आउटलेट दोनों पर जुड़ा हुआ है.

चित्रा 5
चित्रा 5. (क) विभिन्न स्कैन दरों पर चक्रीय Voltammetry प्रोफाइल और Randles-Sevcik के लिए दर स्कैन बनाम (ख) इसी cathodic शिखर . पीएसएस और PEDOT: विश्लेषण Randles-Sevcik विश्लेषण के आधार पर, इलेक्ट्रोड के प्रभावी सतह क्षेत्र 4.4 एक्स 10 -11 2 सेमी और PEDOT के लिए x 10 -11 सेमी 2 5.8 होने की गणना की गई. Caso 4 क्रमशः देखने के लिए यहां क्लिक करें बड़ा आंकड़ा .

चित्रा 6
6 के बाहर चित्रा. एमएबी के लिए अंशांकन प्रोफाइल PEDOT पर आधारित ises:. 28 दिनों के पाठ्यक्रम पर एक ही biochip के साथ आयोजित 4 अलग माप के लिए बढ़ती पीएच के साथ समाधान में पीएसएस परिणाम कारण में एच + आयनों के उतार - चढ़ाव को पीएच 4 पर एक बड़ा त्रुटि रेंज दिखाने कम सीमा का पता लगाने.

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चित्रा 7. सीओ 3 2 की बढ़ती एकाग्रता के साथ Caco 3 समाधान में पीएसएस - काई मध्यम दोनों में और 8.5 पीएच पर काई मध्यम बफर परिणाम सीओ 3 2 पर पीएच का प्रभाव दिखा - कारण संवेदन: एमएबी के लिए अंशांकन प्रोफाइल PEDOT पर आधारित ises. अलग हदबंदी निरंतर (PKA) मूल्यों पर कई कार्बोनेट प्रजातियों की उपलब्धता - एच 2 सीओ 3 (कार्बोनिक एसिड), HCO 3 - (बिकारबोनिट,) और सीओ 3 2 - (कार्बोनेट). एकाग्रता - Mabs प्राकृतिक नमूनों में मापन का प्रदर्शन कर रहे हैं, अंशांकन सीओ 3 2 में दशक परिवर्तन के प्रति -30 एम वी के एक ढलान दिखा, unbuffered काई मीडिया के साथ बना रहे हैं.

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8 चित्रा. सीओ 3 2 -. एकाग्रता - परिवेश प्रकाश और एक 30 एम वी परिवर्तन दिखा अंधेरे की स्थिति में जैविक मॉडल Chlorella vulgaris के साथ एकाग्रता माप यह ~ 30 एम वी परिवर्तन सीओ 3 2 में एक दशक से बदलाव के लिए इसे संबद्ध. केवल काई के मीडिया के साथ एक नियंत्रण एक कार्यात्मक biochip का संकेत कोई प्रतिक्रिया से पता चलता है.

9 चित्रा
9 चित्रा. एमएबी के लिए अंशांकन प्रोफाइल PEDOT पर आधारित ises:. बढ़ती एकाग्रता के साथ 2 CaCl समाधान में पीएसएस परिणाम सीए 2 में दशक परिवर्तन + एकाग्रता प्रति 30 एम वी पर द्विसंयोजक केशन के लिए एक के पास Nernstian ढलान प्रोफ़ाइल दिखा.

एस "> एच + झिल्ली के लिए रासायनिक अवयव वजन% कंपनी सूची संख्या polyurethane (पु) 23.1% सिग्मा Aldrich 81367-5G polyvinylchloride (पीवीसी) 9.9% सिग्मा Aldrich 81387-250G पोटेशियम tetrakis [3,5-बीआईएस (trifluoromethyl) फिनाइल] borate (KTFPB) 0.5% सिग्मा Aldrich 60588-10mg हाइड्रोजन ionophore मैं (एच + ionophore) 1% सिग्मा Aldrich 95292-100mg बीआईएस (2 ethylhexyl) sebacate (डॉस) 65.5% सिग्मा Aldrich 84818-25ml 2 सीए के लिए रासायनिक अवयव + झिल्ली वजन% polyurethane (पु) 10.0% सिग्मा Aldrich 81367-5G polyvinylchloride (पीवीसी) 19.0% सिग्मा Aldrich 81387-250G पोटेशियम tetrakis [4 - chloropheny) borate (KTpCPB) 0.7% सिग्मा Aldrich 60591-100mg कैल्शियम ionophore मैं (सीए 2 + ionophore) 1.0% सिग्मा Aldrich 21193-100mg बीआईएस (2 ethylhexyl) sebacate 69.3% 84818-25ml सीओ 3 2 के लिए रासायनिक अवयव - झिल्ली वजन% polyurethane (पु) 17.8% सिग्मा Aldrich 81367-5G पॉलीविनाइलक्लोराइड (पीवीसी) 18.2% सिग्मा Aldrich 81387-250G Tridodecylmethylammonium क्लोराइड (tmACl) 1.0% सिग्मा Aldrich 91661-100mg कार्बोनेट ionophore चतुर्थ (सीओ 3 2 - ionophore) 9.0% सिग्मा Aldrich 21856-1ea बीआईएस (2 ethylhexyl) sebacate 54.0% सिग्मा Aldrich 84818-25ml

तालिका 1. आयन चयनात्मक झिल्ली रासायनिक संरचना. सभी झिल्ली रचनाओं 10% भार / मात्रा में विलायक (cyclohexanone) में भंग कर रहे हैं. सभी झिल्ली रचनाओं के लिए, सिलिकॉन टेट्राक्लोराइड (सिग्मा Aldrich, सूची संख्या: 215120) के 4.3 मिलीग्राम शुष्क घटकों के 100 मिलीग्राम के लिए जोड़ा गया है.

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Discussion

एमएबी biochip एक पंडित इलेक्ट्रोड, एक औसत दर्जे बिजली के संकेत के लिए ब्याज की ईओण एकाग्रता पारगमन जो के संयोजन पर एक PEDOT आधारित सी.पी. साधना पारगमन परत के ऊपर एक भारतीय चिकित्सा पद्धति से निर्माण कर रहे हैं कि ASSISEs के होते हैं. एक स्थिर इलेक्ट्रोड संभावित सी.पी. परत और आईएसएम परत दोनों द्वारा परिभाषित किया गया है. दोनों परतें भी एमएबी और मापा बिजली के संकेत की गुणवत्ता (शोर, बहाव) का काम कर जीवन भर निर्धारित करते हैं.

PEDOT दोनों अपने ईओण और इलेक्ट्रॉनिक गुणों (जब इसके ऑक्सीकरण रूप में) के लिए एक पारगमन परत के कारण के रूप में विशेष रूप से आकर्षक है. PEDOT प्रभाव ध्रुवीकरण प्रवाहकीय इलेक्ट्रोड को कम करने के लिए उच्च रेडोक्स समाई के लिए क्षमता है, हम 153 एम वी ± 6 बनाम एजी / AgCl पर अपनी स्थिर redox संभावित मापा है. यह विशेषता एक ठोस आंतरिक संपर्क 12 का उपयोग करता है जो आईएसई, की संभावित स्थिरता के लिए आवश्यक है. PEDOT: पी एस एस सी.पी. साधना SMA के लिए एक transducer के रूप में प्रयोग किया जाता हैटू monovalent फैटायनों (जैसे एच +) और द्विसंयोजक anions (जैसे सीओ 3 - 2). कार्बोनेट चयनात्मक इलेक्ट्रोड के nonlinear ढलान प्रोफाइल पीएच पर अपनी निर्भरता की वजह से है. आयनों - microalgae साथ माप के लिए, एक साथ माप एच + और ​​सीओ 3 2 के लिए किया जाना चाहिए. सीओ 3 2 के लिए परिणाम - माप पारंपरिक इलेक्ट्रोड 13 और आयाम 14 में ज्यादा बड़े होते हैं जो समान तलीय इलेक्ट्रोड के समान है. इसलिए, यहां पर सूचना दी इलेक्ट्रोड ज्यामिति potentiometric गुणों में परिवर्तन नहीं करता. इसके अलावा, समाधान सीओ 3 2 में पीएच 8.5, दशक बदलाव के लिए ढाल प्रोफाइल पर buffered है जब - एकाग्रता -30 से -17 एम वी के लिए कम हो जाती है. , सीओ 3 - 2 -, और सीओ 2 को भंग कर सभी जलीय समाधान में एक समय में होना है और इस equilibriu यह एच 2 सीओ 3, HCO 3 कि तथ्य से समझा जा सकता हैमीटर पीएच पर निर्भर करता है. अधिक अध्ययन कार्बोनेट आयन परिणामों के इस पहलू का पता लगाने की जरूरत है. Caso 4 बहुलक साधना: द्विसंयोजक फैटायनों के साथ माप के लिए, हम एक PEDOT में जिसके परिणामस्वरूप Caso 4 नमक, साथ काउंटर आयन पीएसएस की जगह. हम बहुलक साधना के भीतर भंग Caso 4 से कि अतिरिक्त द्विसंयोजक सीए 2 + कटियन + नमूना समाधान से मापा 2 सीए के बंधन से बचाता है विश्वास करते हैं.

विद्युत रासायनिक तरीकों (चक्रीय voltammetric और galvanostatic) PEDOT आधारित बहुलक साधना की शारीरिक और विद्युत रासायनिक गुण दर्जी के लिए उपयोग किया जाता है. बयान के इन विद्युत रासायनिक विधियों ASSISEs का तेजी से निर्माण के लिए उपयोगी होते हैं. ASSISEs के आवेदन आयन सेंसर करने के लिए सीमित नहीं है, सी.पी. conjugates के biomolecules के साथ क्रियाशील किया जा सकता है और एमएबी एक biosensor के रूप में कार्य कर सकते हैं. एच + आयनों के लिए ises प्रदर्शन के साथ लंबे समय कार्यात्मक काम जीवनकाल के कारण, एमएबी सुइटा हैएक जटिल जैविक तरल माध्यम वातावरण में लंबे समय तक निगरानी की आवश्यकता होती है अनुप्रयोगों के लिए ble. इसलिए, यह दवा स्क्रीनिंग में आयनों की इन विवो जैव चिकित्सा अनुसंधान और लंबे समय तक निगरानी में उपयोगी होने की संभावना है.

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Disclosures

हम खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है.

Acknowledgments

हम एमएबी उपकरणों की wirebonding के लिए वित्तीय सहायता (अनुदान संख्या 103498 और 103692), पर्ड्यू विश्वविद्यालय में Birck Nantechnology केंद्र की आंधी लॉकवुड के लिए नासा Astrobiology विज्ञान और प्रौद्योगिकी साधन विकास (ASTID) प्रोग्राम को धन्यवाद देता हूं, और जून Hyeong पार्क के लिए होगा प्रवाह सेल कक्ष का सीएडी ड्राइंग.

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.

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References

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शारीरिक रिसर्च के लिए अखिल ठोस राज्य आयन चयनात्मक इलेक्ट्रोड (ASSISE) के आधार पर मल्टी विश्लेष्य Biochip (एमएबी)
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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).

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