Summary
Studien visar tillväxt iridiumoxid reducerade grafenoxid (IRO 2 -RGO) nanohybrid tunna filmer på oregelbundna och grova screentryckt kolsubstrat genom en grön elektro syntes, och deras genomförande som en pH-sensor med en mönstrad pappers fluidic plattform .
Abstract
En enkel, kontrollerbar, billig och grön elektro syntes av IRO 2 -graphene nanohybrid tunna filmer har utvecklats för att tillverka en enkel att använda integrerad papper mikroflödeselektro pH-sensor för resursbegränsade inställningar. Att fördelarna från både pH-mätare och remsor, pH sensorplattform som består av hydrofob barriär-mönstrade papper micropad (μPAD) användning av polydimetylsiloxan (PDMS), screentryckt elektrod (SPE) modifierad med IRO 2 -graphene filmer och gjutna akrylonitrilbutadienstyren (ABS) plasthållare. Repetitiv katodpotential cykling användes för grafenoxid (GO) minskning som helt kan ta bort elektrokemiskt instabila syregrupper och generera en 2D felfri homogen grafen tunn film med utmärkt stabilitet och elektroniska egenskaper. En enhetlig och jämn IRO 2 film i nanoskala kornstorlek är anodiskt elektro på grafen film, utan någonobserverbara sprickor. Den resulterande iro 2 -RGO elektroden uppvisade en något super Nernstian svar från pH 2-12 i Britton-Robinson (BR) buffertar med god linjäritet, liten hysteres, låg svarstid och reproducerbarhet i olika buffertar, såväl som låga känsligheter till olika interfererande jonslag och upplöst syre. En enkel bärbar digital pH-mätare tillverkas, vars signal mäts med en multimeter, med användning av hög input-impedansen operationsförstärkare och konsumentbatterier. PH-värden som uppmätts med bärbara elektropappersmikroflödes pH-sensorer överensstämde med de som mäts med hjälp av ett kommersiellt laboratorium pH-mätare med en glaselektrod.
Introduction
Fastställandet av pH är allestädes närvarande i livsmedel, fysiologiska, läkemedel och miljöstudier. Två vanligaste verktyg för pH upptäckt är pH-remsor och pH-mätare. Pappersremsor är impregnerade med färgskiftande pH indikatormolekyler men avläsningen begränsas ibland i pH-intervall, subjektivt och semikvantitativ med vissa avvikelser. Å andra sidan, kan en pH-meter som konventionellt utrustad med en glaselektrod mäta pH exakt till 0,01 nivån, och visning av en digital-användargränssnitt. Lab-baserade pH-mätare behöver inte bara särskild vård i underhåll och kalibrering, men också inte fungerar bra mot små provvolymer och kräver ofta en ren behållare, såsom en bägare för att utföra mätningar. Trots sin känslighet, selektivitet och stabilitet, glaselektroder lider syra / alkaliska fel, hög impedans, temperaturinstabilitet och mekanisk bräcklighet en. Därför är det fördelaktigt att ha ett pH-mätsystem som embodIES riktigheten i pH-mätare och enkelhet och kostnadsaspekter av pH-remsor.
Det finns alltid ett otillfredsställt behov av sådana verktyg inom begränsade resurser förhållanden i många utvecklingsregioner där dyra laboratoriebaserad utrustning eller kommersiella laboratorier är dyr. Dessutom är den ökande betydelsen av nya lättanvända på plats kännande plattformar skjuts av en sådan efterfrågan på point-of-care upptäckt. Elektrokemisk detektion är enkel, lätt att miniatyrisera och tillfredsställande känslig, vilket framgår av de kommersialiserade lågpris SPE och olika glukosövervakningssystem på marknaden. Som en lätt, flexibel och disponibel poröst material kan papper också ha olika styregenskaper, såsom olika porstorlekar, funktionella grupper och fuktspridande priser.
Som papperssubstratet påverkar knappt analyt diffusion och elektrokemisk detektion 2-4, kombination av pappers fluidic enheter och electroanalytical tekniker har recently fick omfattande intressen. En uppenbar fördel med sådana kombinationer är den lilla mängden provvolym som används i mätningen som potentiellt kan förhindra störningar från vibrationer och konvektion under mätningarna. Till exempel har mönstrade mikroflödes kuddar appliceras transportera och leverera vätskeprover till sensorområdet SPE för detektering av tunga metalljoner och glukos 2,5. Liknande enheter med papper mikroflödes elektrokemiluminiscens fastställdes att åstadkomma NADH upptäckt fyra. På senare tid, kan enkla elektro papper mikroflödessystem enheter byggas på en glasskiva med penna elektroderna 6 eller med hjälp av enzymet papper och SPE 3.
En nanohybrid tunn film material bestående av Iro 2 och RGO framställdes med användning av en enkel och effektiv elektrokemisk metod. Vi fann att den oregelbundna och grova SPE grafitkol yta, anodiskt elektro IRO 2 tunn film kan intevara jämn och stabil utan hjälp av RGO. Den resulterande IRO 2 -RGO SPE integrerades i en pappersmikroflödessystem enhet som har mönstrade hydrofoba barriärer för pH avkänning. Den sammansatta anordningen uppvisade goda analytiska föreställningar i pH avkänning med en något super Nernstian beteende. Resultaten är jämförbara med en konventionell laboratoriebaserad pH-mätare med glaselektroder. Slutligen var kostnadseffektiva miniatyriserade pH-mätare som bygger på en skärbräda för att mäta öppen krets potentiella utsignal med en digital multimeter. Mätningarna av den bärbara pH-mätare korrelerar väl med de för ett kommersiellt laboratorium pH-meter.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. μPAD och Apparater Preparation
- Gravera en 500 | j, m skåra på botten plasthållare för att hysa SPE med en ABS eller kompatibel plastark genom tredimensionell (3D) fräsmaskin och fräsning bit som har 1,6 mm diameter. Håll SPE och μPAD stadigt på plats under provningen med hållaren (Figur 1A).
- Göra en stämpel och en vakuum locket med syntetiskt harts tablett eller kompatibel plastark med konvexa och konkava mönster, respektive, av 3D-fräsmaskin, för att mönster hydrofoba PDMS hinder på pappersdynor.
- Förbereda en blandning av PDMS pre-polymer och tvärbindningsmedel i förhållandet 10: 1 eller såsom föreslagits av tillverkaren, blanda med spatel och applicera lämplig mängd på den konvexa ytan av PDMS stämpel.
- Placera stämpeln ovanpå ett filterpapper dyna förklippt till önskad storlek och sedan vakuumlocket på den motsatta sidan av stämpeln över pappret. tillämpa vacuum upp till 30 sekunder av en handmanövrerad vakuumpump. Ta bort pappersdynan från stämpeln och vakuumlocket, och grädda i en varmluftsugn under 10 minuter vid 80 ° C för att härda mönstrade PDMS (Figur 1B). Den resulterande pappersblock har en ca 0,2 cm 2 avkänningsområdet och 1 cm x 0,4 cm hydrofila provtransporterande region.
Obs: Ta speciella försiktighetsåtgärder på mängden tillämpade PDMS och vakuum tid för att undvika eventuell kontaminering PDMS i inre hydrofila regionen av filterpapper där de flytande proverna överförs.
2. Ändring av SPE med IRO 2 -RGO Nanohybrid Thin Films
- Drop kastade 3 pl som förberedda 1 mg ∙ ml -1 GO lösningen på grafit kol arbetselektrod av SPE med en mikropipett och låt den torka vid rumstemperatur i en petriskål. Rensa en pH 5,0 PBS-buffert med N2 under 20 minuter, doppa SPE i 10 ml avluftad PBS-buffert samtidigt N <sub> 2 flyter, och genomföra 100 cykler av upprepad katodpotential cykling från 0,0 till -1,5 V till elektrokemiskt reducera Gå in RGO. Skölj SPE med DI-vatten i en sprutflaska och torka vid rumstemperatur.
Obs: Väl exfolierade GO ark, stabiliserade av elektrostatisk repulsion, är från grafitpulver med hjälp av modifierade Hummer metod som rapporteras någon annanstans 7. Homogenitet syntetiserade RGO film är viktig, eftersom den fungerar som stöd kol för ytterligare tillväxt av IRO 2 tunna filmer. - Gör 100 ml IRO 2 avsättningslösning bestående av 0,15 g iridium tetraklorid (IrCl 4), 0,6 ml 50% (vikt / vikt) väteperoxid (H 2 O 2) och 0,5 g oxalsyra dehydrera genom att lägga dem i DI-vatten. Gradvis lägga liten mängd vattenfritt kaliumkarbonat under omrörning tills pH nådde 10,5, kontrolleras av en laboratoriebaserad pH-mätare. Då, vände lösningen gulaktigt. Åldring av lösningen under 48 timmar vid rums tempere, då färgen så småningom vända ljusblå.
- Sätta RGO-SPE i ovanstående avsättningslösningen och tillämpa en konstant potential av 0,6 V under 5 min. Tjockleken på IRO 2 tunna filmer kan styras exakt genom avsättning potentialen och tid.
- Bekräftar strukturen av sensorarean genom SEM. Förvärvar SEM-bilder att följa instruktionerna på material Science Center i University of Wisconsin-Madison, som vi gjorde före 7.
3. Konstruktion av prisvärda och bärbara digitala pH-mätare
- Bygg en billig och miniatyriserad pH-mätare med digital display genom att ansluta antingen en serie av två enda LF356N operationsförstärkare (opamps) eller en INA111 hastighet fälteffekttransistor (FET) -input mätförstärkare (hög ingångsimpedans> 10 12 Ω) på bakbord att uppnå tillräckligt hög inre impedans för stabila mätningar.
Notera: Alla delar är lätt acgänglig från elektronikaffärer och kan enkelt monteras. - Använd IRO 2 -RGO-SPE som pH-sond och OpAmps som enhet vinst buffert. Ansluta två jordade 9 V alkaliska konsument batterier i serie för att driva pH-mätaren och koppla in kablarna i skärbrädan baserat på tappen layout OpAmps.
- Ansluta katoden och anoden till stiften 7 och 4. Anslut även de positiva och negativa prober av en digital multimeter för att stift 6 och 5 av OpAmps respektive för att mäta utspänningen och displayavläsning. Referens- och arbetselektroderna hos SPE är anslutna till stiften 2 och 3 på motsvarande sätt. Detaljerade anslutningar visas i figur 1D.
4. pH-mätningar
- Bereda 100 ml BR buffertar med 0,04 M ekvimolär fosforsyra, ättiksyra och borsyra och blanda med olika volymer (5, 25, 42, 60, 78 och 98) av 0,2 M natriumhydroxid (NaOH) för att uppnå olika pH från 2- 12 för kalibrering.
- locåt mönstrad μPAD ovanpå sensorarean. Mount 60 ^ vätskeprover direkt från en mikropipett i den hydrofila delen av μPAD för uppsugning. Den μPAD kan hållas på plats med eller utan ABS lock, när den väts.
- Mät spänningssignalen mellan IRO 2 -RGO arbetselektrod och Ag / AgCl referenselektrod över tiden med antingen en lab-baserade CHI 660D elektro analysator eller bärbar digital pH-mätare, när den öppna kretspotentialer (OCP) blir stadig (potentiell variationer <5%).
- Hålla avkänningsområdet våt genom nedsänkning av pappersdyna i vätskeprov som skall testas, om så behövs, för att uppnå bättre elektrisk kontakt såväl som stabila och reproducerbara avläsningar vid långtidsdrift. Inspelade steady state OCP medelvärdesbildas vid varje pH-värde för att bestämma en kalibreringskurva.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Installationen av den elektrokemiska IRO 2 -RGO-SPE pH-sensorn som innehåller papper mikrofluidik visas i figur 1A. Den mönstrade pappersblock med PDMS hydrofoba barriärer placerades på toppen av sensorarean av Iro 2 -RGO-SPE som ligger på ABS-plast hållaren. Avkänningszonen av papper pad var noggrant i linje med elektrodytan. En vattenhaltig metylenblått färgämneslösning användes för att testa den mönstrade pappersdynan och såsom observeras, prover veke in i de hydrofila områden (Figur 1B) med fluidic vägen regleras av de hydrofoba barriärer. SEM-bilder visar en bildning av 2D defektfri homogen grafen tunn film genom den elektrokemiska reduktionstekniken, och även en syntes av likformig och slät IRO 2 film utan några observerbara sprickor genom elektro (figur 2A och C). Den resulterande iro 2 -RGO elektroden uppvisade en något super-Nernstian svar från pH 2-12 i Britton-Robinson (BR) buffertar med god linjäritet i båda av bulklösning och papper (figur 3A), små hysteres bredder (Figur 4B) och låga känsligheter för löst syre (figur 3B). PH-värden som uppmätts med bärbara elektropappersmikroflödes pH-sensorer överensstämde med kommersiellt laboratorium pH-mätare med en glaselektrod (Figur 5A).
Figur 1: (A) Schematisk beskrivning av installationen för elektro papper mikroflödes pH avkänning: (1) IRO 2 -RGO-SPE, (2) mikroflödes papper pad för provtagning och detektering, (3) ABS plasthållare bostäder SPE. (B) Ett fotografi av mikroflödespappersdynan Wicked av en färglösning: (1) hydrofila provtagningsregionen för uppsugning (2) paper mikroflödessystem kanal för provleverans (3) avkänning region i SPE (4) hydrofoba barriärer mönstrade av PDMS (5) regionen för att hålla enheten. (C) Två bärbara pH mätinstrument med olika kretsar byggda på bakbord (detaljerade kretsar visas i kompletterande information): (1) arbetselektrod (2) referenselektrod (3) positiv sond (4) negativ sond av en multimeter (5) batteri katod (6) anod (7) batteri jordat (8) 10 MQ förstärkningsmotstånd (9) 10 MQ belastningsmotstånd (10) jordad. (D) kopplingsschema av den bärbara elektropappers fluidic pH-sensor byggd med INA111 och IRO 2 -RGO-SPE. (E) Typiska digitala avläsningar av öppna kretspotentialer som använder bärbara elektropappersmikroflödes pH-enhet med LF365N integrerade kretsar vid olika pH-värden. Klicka här för att se en större version av dennafigur.
Figur 2: SEM-bilder av (A) RGO (B) IRO 2 och (C) RGO-IRO 2 -modifierad SPE. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 3:.. PH svar RGO-IRO 2 SPE vid olika pH-värden (A) i bulk lösning av BR buffert eller med hjälp av mikroflödes papper (B) i BR buffertar mättade med luft eller N2 (C) i olika buffertsystem Klicka här för att se enstörre version av denna siffra.
Figur 4: (A) Potential-tidskurvor för RGO-IRO 2 SPE vid pH 4, 8 och 10 i BR-buffert. (B) Hysteres bredder RGO-IRO 2 SPE i BR buffertar vid olika pH med slingcykler 2-12-2 och 12-2-12. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 5: pH svar från RGO-IRO 2 SPE i BR buffert vid olika pH-värden (A) korrelation med en vanlig kommersiell pH-mätare med glaselektrod (B) jämförelse av mätningarna av olika dev.isar. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
anordning Setup
PH-sensorn fungerar genom att mäta OCP mellan arbets- och referenselektroderna, eftersom den förändras proportionellt mot den negativa logaritmen av H + -koncentration. Mätningarna kan uppnås både genom en laboratoriebaserad potentiostat såsom CHI 660D och enkel pH-mätare konstruerad på bakbord med läsning av multimeter. Två olika bärbara pH-mätare byggdes på samma sätt på Bread med två 9 V alkaliska batterier, en digital multimeter, syntetiserade IRO 2 -RGO-SPE och olika OpAmps, som är två serie LF356N eller en INA111. Hela kostnaden för sådana pH-mätare är vanligtvis under $ 25 varav cirka 1 $ styck av disponibel pH IRO 2 -RGO-SPE kostar (kostnad och tid för att genomföra kemiska preparat och elektro nedfall ingår inte). Figur 1C visar kretsscheman och kontakter med två LF356N eller en INA111. Skiss över helaanordning enligt anslutningsstiften av INA111 visas i Figur 1D. Två 9 V batterier användes för att skapa en dubbel leverans av +/- 9 V för att driva op ampere genom att ansluta till ingångsstiften 2 och 3. En fjärdedel-W4-band förstärkningsmotstånd (R G) av 10 MQ (5% tolerans) är ansluten mellan stiften 1 och 8, vilket resulterar i en önskad förstärkning (G) nära ett, beräknat med utgångspunkt från Eq (1). På grund av den jämförelsevis låga inre motståndet i multimetern, är en tillräckligt stor belastningsmotstånd jordad och ansluten mellan kortslutna stift 5 och 6, vilket ytterligare förbinder de negativa och positiva prober av multimetrar för stabila OCP avläsningar. Som ett resultat, (2) är den utspänning som kan beräknas från Eq exakt lika med potentialskillnaden mellan IRO 2 -RGO arbetselektrod och Ag / AgCl-referenselektrod, som motsvarar lösningens pH.
Där G är gain av INA111, är Vut sensorutmatning (V), och V + i och V - i är spänningen vid den icke-inverterande och inverterande ingångarna hos OpAmps, respektive.
yta Morfologi
Figur 2A svepelektronmikroskopi (SEM) bild visar ytmorfologin hos den intermittenta RGO film som bildas med en typisk skrynklig textur bestående av flexibla och ultratunna grafen ark sprids genom den grova screentryckt kolelektrod yta. GO minskning sker vid potentialer mer negativa än -0,65 V och är snabb, oåterkallelig och kontrollerbar utan reduktionsmedel 7. Efter Iro 2 nedfall, den svarta RGO filmen visuellt och särskilt vände mörklila, som visar den karakteristiska elektro inslag i anodiskt elektro IRO 2. IRO 2 -RGO nanohybrid tunn film (figur 2C) i pm-range thickness observeras med homogent dispergerade nanokristalliter på hela ytan. Filmen verkar vara enhetlig och jämn, utan några märkbara sprickor eller lera strukturer. Dessutom är ett intressant fynd i den aktuella studien att IRO 2 filmer inte kan bildas på screentryckta grafit kolsubstrat utan hjälp av RGO under samma betingelser (Figur 2B). Även den goda filmbildande förmåga grafen är tänkt nyckelkomponent i tunnfilmsavsättningsprocess. De oxalater i deponerings lösning kan utlösa komplexbildning och förhindra iridium nederbörd i alkaliskt medium. Deponeringen åstadkommes genom anodisk oxidation av oxalated Ir (IV) föreningar med CO 2 utsläpp och samtidig Ir (IV) oxidbildning vid anodytan, såsom beskrivs av Yamanaka 8,9
[Ir (COO) 2 (OH) 4] 2- ⇔ IRO 2 + 2CO 2 + 2 H2O + 2e ̵1;
pH-mätning Performance
En generell mekanism av metalloxider i pH avkänning har indikerats av dimma och Buck att förknippas med de jonbytesprocesser inom OH-gruppen bärande ytan 10. Olika IRO 2 baserade elektroder finns i naturen på grund av skillnader i deras syntesmekanismer. Ett antal möjliga mekanismer har föreslagits som involverar pH-beroende redox interkalering jämvikt mellan två oxidationstillstånd av Ir oxider 11. Såsom i fallet med elektrokemiskt syntetiserade Ir oxider, är den dominerande tillståndet den hydratiserade formen 8 som levererar super Nernstian responser med en känslighet överlägsen än den hos vattenfria former på 59 mV / pH. Mekanismen kan förklaras med hjälp av följande ekvation 8,9:
2 [IRO 2 (OH) 2 • 2 H2O)] 2- + 3H + + 2e - ⇔ 2 [Iro2 (OH) 2 • 2 H2O)] 2- + 3H 2 O
Såsom visas i figur 3A (svart), IRO 2 -RGO elektrod visade en väldefinierad linjär karakteristik över ett brett pH-intervall från 2 till 12, med en något super Nernstian lutning -61,71 mV / pH som ligger närmare anodiskt elektro IRO 2 filmer med nära-Nerstian svar 11,12 snarare än de med super Nernstian 13,14. Möjligen detta händer på grund av de olika elektroförhållanden och substrat i varje enskilt fall. Det är möjligt att en blandning av vattenfria och hydratiserade IRO 2 film bildas på grafen under den anodiska elektrodeponering. Den försumbara skillnaden av uppmätt pH mellan mönstrat papper mikrofluidikanordning (Figur 3A, röd) och bulklösningen indikerar den fibrösa cellulosapappersmatris inte hindrar diffusion av vätejoner till någon märkbar grad. Lösa uppd atmosfäriskt syre finns överallt i prover kan ibland kraftigt påverka potentiella avläsningar på grund av dess redoxprocesser, särskilt i biologiska system 12. När elektroden är placerad i N 2 - eller luft-mättad buffert lösning, det finns bara små skillnader (figur 3B). Samtidigt, eftersom jonstyrkor och kompositioner är olika beroende på buffertar, ett antal pH-buffertar testades inklusive kommersiella pH-kalibrering buffert, BR buffert, fosfatbuffrad saltlösning (PBS) och NaOH / HCI justerad DI vatten (Figur 3C). Känsligheten (mV per enhet pH) är nästan identiska i alla buffertar. Emellertid var en märkbar potential avdrift observerats i PBS-buffert som har en relativt smalare pH-område. Detta kan tillskrivas olika villkorstandardpotentialer (E 0 "sikt i jämvikts Nernst ekvation) av IRO 2 -RGO pH-elektrod i PBS.
Svarstid, en nyckel faktör i någon avkänning applikation, brukar definieras som den tid som krävs att nå vissa procentsatser av jämvikts OCP. Typisk svarstid är mindre än 250 sekunder enligt alla pH men kan vara starkt pH-beroende 11. Hysteres, eller den så kallade minneseffekten, är ett välkänt fenomen med glas och metalloxid pH-elektroder under upprepade användningar av samma elektrod. Detta fenomen med väte jonselektiva elektroder anses som ett resultat av fördröjda svar på pH-förändringen. IRO 2 -RGO pH-elektrod testades i pH-buffertar från låg till hög, och i sin tur från högt till lågt. Denna slinga cykler av pH 2-12-2 och 12-2-12 bedömdes genom att successivt mäta OCP olika pH-buffertar i cykler (Figur 4B). Hysteresvariablerna bredd beräknas till omkring 13 mV i båda cykler, som är acceptabla och korrekta i rutin pH-mätningar, särskilt när det gäller brett pH-område studeras här.
För att ytterligare validate IRO 2 -RGO nanohybrid tunn film pH-sensor, var prestanda testades parallellt med en standardglaselektrod med en pH / mV / Ion / Konduktivitet Meter (figur 5A). Resultaten korrelerar väl varandra, vilket tyder på hög noggrannhet och tillförlitliga resultat av den utvecklade pH-sensorn. För att verkligen uppnå på plats pH-mätningar som presenterar den bärbara elektropappersmikroflödessystem enhet, var två enkla digital pH-mätare byggd med lite olika konfigurationer. Uppmätt pH med båda meter var mycket konsekvent med lab-baserade elektrokemisk analysator. Reproducerbarhet testades flera gånger med samma elektrod i olika pH-BR buffertar, och även med olika elektroder. Den relativa standardavvikelsen (RSD) värdena var oftast alla <15%.
Avslutningsvis, är ett snabbt, kontrollerbar och grön elektrokemisk metod som utvecklats för syntes av enhetliga och slät IRO 2 -RGO nanohybrid tunna filmer on grov SPE yta, med hjälp av de goda filmbildande och stödjande förmåga RGO. Det resulterande solid-state elektroden uppvisade en något super Nernstian svar med en hög känslighet på -62 mV / pH och med god linjäritet i ett brett intervall av pH från 2 till 12. Elektroderna har också liten hysteres, kort svarstid, reproducerbarhet och goda avtal med kommersiella glaselektrod utrustat lab-baserade pH-mätare. En miniatyriserad papper mikroflödes pad tillverkades av PDMS hydrofob barriär mönstring. En enkel pH-mätare tillverkades med två 9 V alkaliska batterier, en digital multimeter, och OpAmps. Uppmätta pH resultat från sensorn korrelerade väl med de som erhållits med hjälp av lab-baserade tekniker. Således sensorn som kombinerar fördelarna med både pH-mätare och pH-remsor är en lovande plattform för framtida på plats eller point-of-care pH-mätningar, särskilt under begränsade medel status.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna har inga konkurrerande ekonomiska intressen.
Acknowledgments
Detta arbete stöddes av ett bidrag från Vattenutrustning och politik (WEP) NSF Industri / University Cooperative Research Center (I / UCRC). Författarna är också tacksamma för Hjalmar D. och Janet W. Bruhn gemenskap och Louis och Elsa Thomsen Wisconsin Distinguished Graduate Fellowship tillhandahålls JY vid UW-Madison
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Screen-printed electrodes | Zensor | TE100 | 3-electrode integrated |
| Acrylonitrile butadiene styrene (ABS) | |||
| Polydimethylsiloxane (PDMS) prepolymer and cross linker mixture | Dow-Corning Co. | Sylgard 184 | 10:1 mixture w/w |
| Whatman No. 1 filter paper | GE Healthcare Co. | ||
| 3D milling system | Roland DGA Co. | iModela IM-01 | |
| PDMS stamp and vacuum cover | Roland DGA Co. | Sanmodur | Synthetic resin tablet |
| Hand-operated vacuum pump | Cole-Parmer Co. | ||
| Electrochemical workstation | CH Instruments | CHI 660D | |
| LF356N operational amplifiers | Texas Instruments Inc. | ||
| INA111 high speed field-effect transistor (FET)-input instrumentation amplifier | Burr-Brown Inc. | ||
| DMM914 digital multimeter | Tektronix Inc. | 70979101 | |
| From Fisher or Sigma: | |||
| Iridium tetrachloride (IrCl4) | |||
| 50% (w/w) hydrogen peroxide (H2O2) | |||
| Oxalic acid dihydrate | |||
| Potassium carbonate (K2CO3) | |||
| Phosphoric acid | |||
| Acetic acid | |||
| Boric acid | |||
| Sodium hydroxide (NaOH) | |||
| Na2HPO4 | |||
| NaH2HPO4 |
References
- Greenblatt, M., Shuk, P. Solid-state humidity sensors. Solid State Ionics. , 86-88, Part 2 995-1000 (1996).
- Nie, Z., Nijhuis, C. A., Gong, J., Chen, X., Kumachev, A., Martinez, A. W., Narovlyansky, M., Whitesides, G. M. Electrochemical sensing in paper-based microfluidic devices. Lab Chip. 10, 477-483 (2010).
- Yang, J., Nam, Y. G., Lee, S. -K., Kim, C. -S., Koo, Y. -M., Chang, W. -J., Gunasekaran, S. Paper-fluidic electrochemical biosensing platform with enzyme paper and enzymeless electrodes. Sens. Actuators, B. 203, 44-53 (2014).
- Delaney, J. L., Hogan, C. F., Tian, J., Shen, W. Electrogenerated chemiluminescence detection in paper-based microfluidic sensors. Anal. Chem. 83, 1300-1306 (2011).
- Lankelma, J., Nie, Z., Carrilho, E., Whitesides, G. M. Paper-based analytical device for electrochemical flow-injection analysis of glucose in urine. Anal. Chem. 84, 4147-4152 (2012).
- Dossi, N., Toniolo, R., Pizzariello, A., Impellizzieri, F., Piccin, E., Bontempelli, G. Pencil-drawn paper supported electrodes as simple electrochemical detectors for paper-based fluidic devices. Electrophoresis. 34, 2085-2091 (2013).
- Yang, J., Gunasekaran, S. Electrochemically reduced graphene oxide sheets for use in high performance supercapacitors. Carbon. 51, 36-44 (2013).
- Yamanaka, K. Anodically electrodeposited iridium oxide films (AEIROF) from Alkaline Solutions for Electrochromic Display Devices. Jpn. J. Appl. Phys. 28, 632-637 (1989).
- Yamanaka, K. The electrochemical behavior of anodically electrodeposited iridium oxide films and the reliability of transmittance variable cells. Jpn. J. Appl. Phys. 30, 1285-1289 (1991).
- Fog, A., Buck, R. P. Electronic semiconducting oxides as pH sensors. Sens. & Act. 5, 137-146 (1984).
- Bezbaruah, A. N., Zhang, T. C. Fabrication of anodically electrodeposited iridium oxide film pH microelectrodes for microenvironmental studies. Anal. Chem. 74, 5726-5733 (2002).
- Marzouk, S. A. M., Ufer, S., Buck, R. P., Johnson, T. A., Dunlap, L. A., Cascio, W. E. Electrodeposited iridium oxide pH electrode for measurement of extracellular myocardial acidosis during acute ischemia. Anal. Chem. 70, 5054-5061 (1998).
- Prats-Alfonso, E., Abad, L., Casañ-Pastor, N., Gonzalo-Ruiz, J., Baldrich, E. Iridium oxide pH sensor for biomedical applications. Case urea-urease in real urine samples. Biosens. Bioelectron. 39, 163-169 (2013).
- Bitziou, E., O'Hare, D., Patel, B. A. Simultaneous detection of pH changes and histamine release from oxyntic glands in isolated stomach. Anal. Chem. 80, 8733-8740 (2008).
