Summary
هنا، نحن تقرير البروتوكول المتعلق بتصنيع جهاز استشعار الأس الهيدروجيني مايكرو تشيميريسيستيفي أكسيد الجرافين المغلفة نافيون، فونكتيوناليزيد بوليانيليني، اليكتروتشيميكالي مخفضة. هذا مجس pH الجزئي على أساس تشيميريسيستور، الحالة الصلبة يمكن الكشف عن تغيرات درجة الحموضة في الوقت الحقيقي أثناء عملية تخمير لاكتيس لاكتوكوككوس .
Abstract
هنا، نحن تقرير هندسة جهاز استشعار الحالة الصلبة الأس الهيدروجيني الصغرى استناداً إلى أكسيد الجرافين فونكتيوناليزيد بوليانيليني، اليكتروتشيميكالي المخفضة (أرجو-PA). أكسيد الجرافين انخفاض اليكتروتشيميكالي بمثابة إجراء الطبقة وبوليانيليني بمثابة طبقة حساسة لدرجة الحموضة. يحدث الموصلية تعتمد على درجة الحموضة من بوليانيليني بتعاطي المنشطات من الثقوب أثناء بروتونيشن وديدوبينج من الثقوب أثناء ديبروتونيشن. وجدنا أن السلطة الفلسطينية أرجو قطب كهربائي الحالة الصلبة لم يكن الوظيفية على هذا النحو في عمليات التخمير. الأنواع اليكتروتشيميكالي النشطة التي تنتج البكتيريا أثناء عملية التخمير تتداخل مع رد القطب. نحن طبقت بنجاح نافيون كطبقة بروتون-إجراء أكثر أرجو-السلطة الفلسطينية. أقطاب كهربائية نافيون المغلفة (أرجو-السلطة الفلسطينية-نا) تظهر حساسية جيدة من 1.71 Ω/الرقم الهيدروجيني (pH 4-9) لقياسات الاستشعار تشيميريسيستيفي. لقد اختبرنا مسرى أرجو-السلطة الفلسطينية-نا في الوقت الحقيقي في تخمير لاكتيس لاكتوكوككوس. خلال نمو L. lactis، تغيير الرقم الهيدروجيني للوسط من الرقم الهيدروجيني 7.2 على درجة الحموضة 4.8 والمقاومة من قطب كهربائي الحالة الصلبة أرجو-السلطة الفلسطينية-نا تغير من 294.5 Ω إلى 288.6 Ω (5.9 Ω كل وحدة الأس الهيدروجيني 2.4). ويبين رد مسرى أرجو-السلطة الفلسطينية-نا بالمقارنة مع رد القطب التقليدية المستندة إلى الزجاج درجة الحموضة pH أن ميكروسينسور الحالة الصلبة أقل إشارة صفائف تعمل بنجاح في تخمير ميكروبيولوجية.
Introduction
الرقم الهيدروجيني دوراً حيويا في العديد من العمليات الكيميائية والبيولوجية. تغيير العملية حتى التغيرات الصغيرة في قيمة الأس الهيدروجيني وتؤثر سلبا على نتائج العملية. ومن ثم فمن الضروري رصد ومراقبة قيمة pH أثناء كل مرحلة من التجارب. مسرى الزجاج على درجة الحموضة وقد استخدمت بنجاح لرصد درجة الحموضة في العديد من العمليات الكيميائية والبيولوجية، على الرغم من أن استخدام القطب الزجاج يشكل قيودا عديدة لقياس درجة الحموضة. مسرى الزجاج على درجة الحموضة كبيرة نسبيا، وهشة، وتسربات صغيرة من الكهرباء في العينة الممكنة. وعلاوة على ذلك، بقطب كهربائي والكترونيات باهظة الثمن نسبيا للتطبيقات في فرز 96-كذلك نظم التخمير. وعلاوة على ذلك، أجهزة الاستشعار الكهروكيميائية هي الغازية وتستهلك العينة. ومن ثم أكثر فائدة لاستخدام أجهزة الاستشعار غير الغازية، إشارة أقل.
في الوقت الحاضر، هي تفضل نظم رد فعل المنمنمة في العديد من تطبيقات التكنولوجيا الحيوية والهندسة الكيميائية هذه microsystems توفر تعزيز عملية مراقبة، جنبا إلى جنب مع العديد من المزايا الأخرى على الماكرو على نظام النظير. رصد ومراقبة المعلمات في نظام المنمنمة مهمة صعبة كما أحجام استشعار لقياس، على سبيل المثال، ودرجة الحموضة ويا2، تحتاج إلى أدنى حد، وكذلك. النجاح في إنتاج ميكروريكتورس للنظم البيولوجية تتطلب أنواعاً مختلفة من الأدوات التحليلية لعملية الرصد. ومن ثم تطوير ميكروسينسورس الذكية تلعب دوراً هاما في الاضطلاع بالعمليات البيولوجية في ميكروريكتورس.
في الآونة الأخيرة، كانت هناك عدة محاولات لتطوير أجهزة الاستشعار الذكية الأس الهيدروجيني باستخدام تشيميريسيستيفي الاستشعار عن مواد مثل الأنابيب النانوية الكربونية وإجراء البوليمرات1. تتطلب لا القطب مرجع هذه المجسات تشيميريسيستيفي وهي سهلة للتكامل مع الدوائر الإلكترونية. تجعل من الممكن إنتاج أجهزة الاستشعار الذكية التي فعالة من حيث التكلفة وسهولة صنعها، وتتطلب وحدة تخزين صغيرة لاختبار أجهزة الاستشعار تشيميريسيستيفي ناجحة، وغير الغازية.
هنا، نحن التقرير وسيلة لتطوير قطب كهربائي مع أكسيد الجرافين فونكتيوناليزيد بوليانيليني، وانخفاض اليكتروتشيميكالي. الكهربائي تشيميريسيستيفي تعمل كجهاز استشعار درجة حموضة أثناء تخمير لاكتيس لام . لاكتيس لام بكتيريا إنتاج حمض اللبن المستخدمة في تخمير الأغذية والأغذية عمليات الحافظة. أثناء التخمير، يخفض إنتاج حمض اللبن درجة الحموضة، وتوقف البكتيريا تنمو في درجة حموضة منخفضة2،3،4.
متوسطة تخمير هو بيئة كيميائية معقدة تحتوي على الببتيدات وأملاح وجزيئات الأكسدة والاختزال التي تميل إلى التدخل مع استشعار السطحية5،6،7،،من89. وتبين هذه الدراسة أنه يمكن استخدام جهاز استشعار درجة حموضة استناداً إلى مواد تشيميريسيستيفي مع طبقة حماية سطحية الملائمة لقياس درجة الحموضة في هذا النوع من وسائل الإعلام التخمير المعقدة. في هذه الدراسة، ونحن بنجاح استخدام نافيون كطبقة حماية لأكسيد الجرافين المغلفة بوليانيليني، وانخفاض اليكتروتشيميكالي لقياس درجة الحموضة في الوقت الحقيقي أثناء تخمير لاكتيس L. .
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1-إعداد أكسيد الجرافيت
ملاحظة: على استعداد أكسيد الجرافيت وفقا للأسلوب همر10،11.
- إضافة الجيل الثالث 3g الجرافيت إلى 69 مل ح مركزة2حتى4 وآثاره الحل حتى الجرافيت وقد فرقت تماما. إضافة 1.5 غرام نتريت الصوديوم وترك الأمر ح 1 مع التحريك. ثم، ضع الحاوية في حمام الثلج.
- إضافة 9 ز برمنغنات البوتاسيوم في التشتت وإزالة الحاوية من حمام الثلج. تسمح حل الحارة إلى درجة حرارة الغرفة.
- أولاً، إضافة 138 مل ماء المقطر دروبويسي. ثم الاستمرار في إضافة 420 مل ماء المقطر. الحفاظ على درجة حرارة 90 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة باستخدام هوتبلت. إضافة 7.5 مل بيروكسيد الهيدروجين 30% إلى التشتت.
- تجميع المنتج باستخدام الطرد المركزي في 10,000 ز x لمدة 20 دقيقة، وتجاهل الحل طافية. أغسل بيليه 4 x مع الماء المقطر مزدوجة الدافئ و x 2 بحل HCl (v/v) 10%. وأخيراً غسله x 2 مع الإيثانول والجافة عند 50 درجة مئوية في الفرن.
2-الذهاب-أودعت القطب إعداد
- تفريق 10 مغ أكسيد الجرافيت في 10 مل الماء وثم sonicate أنه في حمام الموجات فوق الصوتية ح 6.
- إزالة رقائق أكسيد الجرافيت أونيكسفولياتيد بالطرد المركزي لمدة 30 دقيقة في 2,700 س زاي تجاهل الجسيمات الصلبة بعد الطرد المركزي واستخدام المادة طافية لإجراء مزيد من التجارب.
ملاحظة: استخدمنا هذا التشتت رقائق الذهاب اكسفولياتيد كحل الأسهم. - تمييع الحل الذهاب الأسهم شقين. دائماً تعد حلاً عامل الذهاب جديدة من الحل الأسهم.
- إضافة 2 ميليلتر من الحل العامل الذهاب على رأس مكشوف إينتيرديجيتاتيد كهربائي الذهب (الشكل 1A و الشكل 2). بعد إسقاط الصب، جاف مسرى في درجة حرارة الغرفة ح 12. وهذا مسرى أودعت الذهاب.
3-الحد انتقال إلى انخفاض اليكتروتشيميكالي الجرافين أوكسيد
- إدراج مسرى في حامل القطب بولي دايمثيل سيلوكسان (PDMS) (أسفل قطعة). ضع الجزء الآخر من صاحب القطب، الذي يعمل بوصفه مستودعا حل، على رأس القطب كما هو مبين كما في الشكل 1 ألف - ج 1. قم بتجميع أصحاب بالقطع جزأين معا باستخدام قصاصات ورق اثنين. تأكد من أن حامل PDMS لا يغطي الجزء الكهربائي أودعت الذهاب.
- بيبيت 300 ميليلتر من 0.2 متر العازلة الفوسفات (pH 7) في الخزان. ثم، ضع الإشارة ومسرى العداد في الحل في مثل هذه طريقة أن توضع أقطاب كهربائية قريبة من سطح الفيلم الذهاب، كما هو مبين في الشكل 1. هذا التشكيل بمثابة خلية كهروكيميائية لإجراء تخفيض الكهروكيميائية للذهاب وترسيب بوليانيليني.
- قم بتوصيل الأقطاب مع بوتينتيوستات متصل بجهاز كمبيوتر للحصول على البيانات. استخدام فولتاميتري دوري للحد الكهروكيميائية: حدد 0 إلى-1.2 الخامس لمجموعة محتملة والمتوسط 50/s كمعدل المسح الضوئي. دورة الجهد عبر مسرى بين 0 إلى-1.2 V 10 × (الشكل 3).
- بعد التجربة، إزالة مسرى من الحامل وغسله مرارا وتكرارا بالماء المقطر مزدوجة. ثم، جاف مسرى في فرن في 101 درجة مئوية ح 12.
- عندما مسرى الجافة، إزالة مسرى من الفرن والسماح لها لتبرد بدرجة حرارة الغرفة. ثم قياس الموصلية القطب مع متعدد. الآن مسرى يشار قطب أكسيد (أرجو) الجرافين انخفاض اليكتروتشيميكالي.
4-بوليانيليني الروغان من أرجو القطب
- إعداد مونومر الانيليني 10 ملم الروغان بوليانيليني. حل 5 ميليلتر من انيلين 10 ملم في 5 مل من م 1 ح2حتى4.
- الروغان بوليانيليني، إضافة 300 ميليلتر من مونومر الانيليني إلى خزان الحل. ضع مسرى أودعت أرجو إلى صاحب القطب كما هو موضح في الإجراء للحد من انتقال.
- استخدام فولتاميتري دوري اليكتروبوليميريزيشن انيلين فونكتيوناليزي حاجاتهم إلى ERGA-بوليانيليني (أرجو-PA): حدد 0 إلى 0.9 V كطائفة محتملة والمتوسط 50/s كمعدل المسح الضوئي. دورة الجهد عبر مسرى بين 0 إلى 0.9 V 50 × (الشكل 4).
- بعد الترسيب بوليانيليني، إزالة مسرى وغسله مرارا وتكرارا بالماء المقطر مزدوجة. ثم، جاف الكهربائي عند 80 درجة مئوية في الفرن ح 12.
- إزالة مسرى من الفرن والسماح لها لتبرد إلى درجة حرارة الغرفة قبل القياس التوصيل الكهربائي مع متعدد.
- تعد حلاً المخزن مؤقت الأس الهيدروجيني 5 بإضافة 0.2 M هيدروكسيد الصوديوم في حل المخزن المؤقت بريتون-روبنسون حتى درجة الحموضة 5 (راجع الخطوة 5، 1). يبقى مسرى في المخزن المؤقت على درجة الحموضة 5 ح 24.
- لإعداد حل المخزن مؤقت عالمي بريتون-روبنسون، مزيج 0.04 مول من حامض الفوسفوريك و 0.04 مول من حمض الخليك و 0.04 مول من حمض البوريك في 0.8 لتر الماء عالي النقاوة. إضافة هيدروكسيد الصوديوم 0.2 م دروبويسي إلى الحل المخزن المؤقت حتى يتم التوصل إلى درجة الحموضة المطلوبة4. إضافة الماء عالي النقاوة حتى تصبح وحدة التخزين النهائي ل 1.
5-أرجو-السلطة الفلسطينية "القطب التجارب" في مختلف الأس الهيدروجيني (المعايرة السابقة قبل طلاء نافيون)
- بعد تكييف مسرى في حل المخزن مؤقت الأس الهيدروجيني 5، قياس المقاومة القطب في الحلول للرقم الهيدروجيني مختلفة (من الأس الهيدروجيني 4 إلى الرقم الهيدروجيني 9؛ انظر الشكل 5).
- لهذا القياس، وتراجع الكهربائي مباشرة إلى المخزن المؤقت الحل وتوصيل الجزء الآخر من مسرى بوتينتيوستات تسيطر على جهاز الكمبيوتر للحصول على البيانات. قم بتغيير الرقم الهيدروجيني بالمعايرة مع 0.2 M هيدروكسيد الصوديوم.
- اختر المنحنى i-t تشرونوبوتينتيوميتري أو أمبيروميتري من قائمة التقنيات وتطبيق 100 mV فرق محتملة لمسرى.
ملاحظة: بوتينتيوستات التدابير الحالية ضد الوقت. يوفر البرنامج التحكم في بوتينتيوستات تمثيل رسومي للحالي مع الزمن. - استخدم قانون أوم (المقاومة تساوي الجهد مقسوماً على التيار) لحساب قيمة المقاومة من قياس الجهد الحالي والتطبيقية.
- بعد القياسات، جاف مسرى في درجة حرارة الغرفة ح 12.
6-إعداد مسرى المغلفة نافيون أرجو-السلطة الفلسطينية
- إضافة 5 ميليلتر من 5% wt نافيون على رأس مسرى أرجو والسلطة الفلسطينية وجاف مسرى في درجة حرارة الغرفة ح 12.
- بعد طلاء نافيون، تبقى مسرى في الحل المخزن المؤقت على درجة الحموضة 5 عن 24 ساعة قبل قياس درجة الحموضة.
- بعد تكييف في الأس الهيدروجيني 5، إزالة مسرى المغلفة نافيون أرجو والسلطة الفلسطينية (أرجو-السلطة الفلسطينية-نا) وقياس المقاومة لمسرى من الأس الهيدروجيني 4 إلى الرقم الهيدروجيني 9 كما ورد في الفرع 5، 1 (الشكل 6).
7-إعداد متوسطة الثقافة لاكتيس ل.
- إضافة 9.3 غ مسحوق M17 في 250 مل الماء عالي النقاوة. تحرض الحل ببطء حتى يذوب المسحوق تماما. اﻷوتوكﻻف الحل في 121 درجة مئوية لمدة 15 دقيقة.
- تأخذ قارورة معقمة مع شريط مغناطيسي محرض 250 مل وإضافة 50 مل الوسط M17 معقمة قارورة. ثم أضف مل 8 من محلول الجلوكوز 1 م يعقم. تطعيم الحل مع 10 ميليلتر ثقافة L. lactis ، نمت سابقا في المتوسط الثقافة نفسها.
ملاحظة: تم الحصول على السلالة البكتيرية من جامعة غروننغن يان كوك، علم الوراثة الجزيئي،. - ضع قارورة مع المتوسط الثقافة الملقحين ح 18 على لوحة مغناطيسية محرض في فرن حضانة عند 30 درجة مئوية بينما التحريك ورصد درجة الحموضة.
8-اختبار لدرجة الحموضة أرجو-السلطة الفلسطينية-نا استجابة في "تجربة تخمير" لاكتيس ل.
- ضع مسرى أرجو-السلطة الفلسطينية-نا في ثقافة L. lactis وإغلاقه مع المكونات القطن. ثم، مكان إقامة في الحرارة عند 30 درجة مئوية تنمو لاكتيس لام.
- تطبيق 100 mV إلى القطب والتدبير الحالي مع الزمن.
- أخذ عينات 0.5 مل في نقاط زمنية مختلفة (انظر، على سبيل المثال، الرقم 7) لقياس الكثافة الضوئية في 600 off-line شمال البحر الأبيض المتوسط ودرجة الحموضة مع قطب زجاج تقليدية. متابعة القياسات حتى يصبح الكثافة البصرية للثقافة ثابتة، مشيراً إلى أن هذه البكتيريا لا تنمو بعد الآن.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
مظهر الذروة تخفيض قوي حوالي-1، 0 الخامس (الشكل 3) يوضح الحد الذهاب إلى أرجو12،13،،من1422. كثافة الذروة يعتمد على عدد الطبقات الذهاب على مسرى. فيلم سوداء سميكة مغطاة بالكامل أسلاك الذهب على مسرى. عند هذه النقطة، قطبين الذهب المعزولة كانت موصلة للذهاب متصل اثنين من الأسلاك الكهربائي الذهب. اليكتروبوليميريزيشن انيلين أودعت فيلما خضراء أرجو15،16،17،،من1819،،من2021، 22. هذا اللون الأخضر إشارة إلى تشكيل طبقة موصلة بوليانيليني على أرجو. التوصيل الكهربائي أرجو (انخفاض المقاومة) زاد بعد الروغان بوليانيليني.
وعندما نضع مسرى أرجو والسلطة الفلسطينية في التوصل إلى حل مع الرقم الهيدروجيني بين 4 و 9، زادت القيمة الحالية (الشكل 5) بسبب تعاطي المنشطات وديدوبينج من الثقوب أثناء عملية بروتونيشن/ديبروتونيشن أرجو والسلطة الفلسطينية (الشكل 2)22. قيمة الرقم الهيدروجيني المطلوب لقياس القيمة الحالية لمسرى أرجو-PA حصل المعايرة الحل المخزن المؤقت بريتون-روبنسون مع 0.2 M هيدروكسيد الصوديوم. ومن ثم، لكل إضافة 0.2 M هيدروكسيد الصوديوم، زيادة القيمة الحالية لمسرى (رقم 5 و رقم 6). وكانت استجابة مسرى فورا مستقرة عند إضافة 0.2 M هيدروكسيد الصوديوم توقفت عند الرقم الهيدروجيني خاصة.
وشكلت طبقة رقيقة من نافيون بروتون موصل بعد تبخر المذيب في درجة حرارة الغرفة. الموصلية القطب لم تتأثر كثيرا، ولكن حدث أوم عدد قليل من الفرق في قيمة المقاومة وتغيير القيمة الحالية قاعدة القطب أرجو والسلطة الفلسطينية. مشابهة لمسرى أرجو والسلطة الفلسطينية، مقاومة مسرى أرجو-السلطة الفلسطينية-نا يتغير عند تغيير الرقم الهيدروجيني للحل المخزن المؤقت من 4 إلى 9، كما هو موضح في الشكل 618.
بعد وضع مسرى أرجو-السلطة الفلسطينية-نا داخل ثقافة L. lactis ، الحالي انخفضت في البداية وثم استغرق بعض الوقت للتوصل إلى قيمة ثابتة. مرة نمو L. lactis بدأت، الحالية أرجو-السلطة الفلسطينية-نا انخفض تدريجيا. تسارعت خلال مرحلة النمو الأسى لام لاكتيس انخفاض الحالية والتوصل إلى قيمة ثابتة في نهاية النمو (الشكل 7)18. القيمة النهائية الحالية (أو مقاومة) قابل للمقارنة إلى القيمة الحالية لمسرى أرجو-السلطة الفلسطينية-نا اختبارها في المخزن المؤقت الحل (pH 4-7)، كما هو مبين في الإطار الداخلي الشكل 7.
رقم 1: صور من الأسفل (يسار) والجزء العلوي (يمين) صاحب القطب PDMS. (أ) خلية تجميعها مع (ب) مرجع وقطب كهربائي (ج) العداد. (د) مسرى الذهب إينتيرديجيتاتيد مع شريط الحجم بالسنتيمتر. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 2: التخطيطي القطب الذهب إينتيرديجيتاتيد أرجو-السلطة الفلسطينية-أودعت مع تمثيل رسومي لارجو وتشكيل السلطة الفلسطينية- كما توضح الصورة ثقب تعاطي المنشطات على أرجو والسلطة الفلسطينية خلال بروتونيشن. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 3: فولتاميتري دوري للحد من الذهاب بتركيزات مختلفة من الذهاب بمعدل مسح mV 50/س. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 4: فولتاميتري دوري من ترسب بوليانيليني بمعدل مسح mV 50/س. وترد بمسح أول 10 من إجمالي 50. سهم عمودي يمثل الاتجاه نحو الزيادة الحالية أثناء عمليات التفحص، ومارك الأسهم الأفقية باتجاه فحص الجهد. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الرقم 5: قيمة مقاومة القطب أرجو-السلطة الفلسطينية ضد الأس الهيدروجيني 4 إلى 9- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 6: قيمة مقاومة القطب أرجو-السلطة الفلسطينية-نا ضد الأس الهيدروجيني 4 إلى 9- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 7: تغيير درجة الحموضة مستمرة في الوقت الحقيقي أرجو-السلطة الفلسطينية-نا خلال التخمر L. lactis . اقحم يوضح قيمة المقاومة المتوقعة لارجو-السلطة الفلسطينية-نا الأس الهيدروجيني 4-7 تقاس في بريتون-روبنسون المخزن المؤقت الحل. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
فمن الضروري أن تذهب طبقات تماما تغطي الأسلاك الكهربائي الذهب بعد خلع الذهاب. إذا لم تشمل أقطاب الذهب بالذهاب، بوليانيليني سوف لا إيداع فقط على أرجو ولكن أيضا على الأسلاك الكهربائي الذهب مرئية مباشرة. قد آثار ترسب بوليانيليني على الأسلاك الكهربائي الذهب على أداء القطب. بعد الحد الذهاب لارجو، هو المجفف الكهربائي عند 100 درجة مئوية لتعزيز الترابط بين طبقة أرجو والأسلاك الكهربائي الذهب. مقاومة كل قطب كهربائي يختلف باختلاف عدد الطبقات الذهاب التي تترسب على أقطاب الذهب. ولذلك، فإنه من المهم أن يكون تركيز نفسه من الذهاب لكل قطب، وأنه من الصعب على تصنيع مسرى مع مقاومة في نطاق معين محدد سلفا متوافق مع الدائرة قياس. وهذا يحد من السهل إنتاج الأقطاب.
إعداد الجرافين انخفاض أكسيد/بوليانيليني بأسلوب الكهروكيميائية بعض مزايا أكثر من غيرها أساليب إعداد المبلغ عنها. الأسلوب الكهروكيميائية المعروضة هنا لا يتطلب خفض القوى والمؤكسدة وكلاء (على سبيل المثال-، فوق كبريتات الهيدرازين والأمونيوم)23،26. وباﻹضافة إلى ذلك، المواد التي تودع مباشرة على مسرى ولا مزيد من المعالجة مطلوب، مما يجعل عملية تصنيع أسرع وأسهل. كما الذهاب انخفاض اليكتروتشيميكالي في الموقع، تحقيق اتصال جيد بين الذهب والجرافين، صنع مسرى الأس الهيدروجيني أكثر قوة.
اكويليبراتينج الكهربائي أرجو والسلطة الفلسطينية في مخزن مؤقت مع الرقم الهيدروجيني بين 3 و 9 قبل تطبيق نافيون تحسين حساسية القطب (البيانات لا تظهر). إهمال هذه الخطوة تقتضي مغطس مسرى أرجو-السلطة الفلسطينية-نا في الرقم الهيدروجيني 5 المخزن مؤقت لأكثر من 24 ساعة قبل الاستخدام.
وعلاوة على ذلك، يجب أن يكون مسرى أرجو-PA الجافة قبل تطبيق نافيون. أدت طبقة مائي بين السلطة الفلسطينية أرجو ونافيون قطب السلطة الفلسطينية أرجو رطب وزيادة وقت الاستجابة من أجهزة الاستشعار درجة الحموضة. المقاومة أو التيار المقاسة لارجو-السلطة الفلسطينية-نا في الحلول مع الرقم الهيدروجيني مختلفة تراوحت بين الأقطاب. هذا الاختلاف في المقاومة أو الحالية لكل قطب هو، على الأرجح، الناجمة عن الفرق في عدد الطبقات الذهاب المودعة في الأسلاك الكهربائي الذهب. تماما مثل مع سائر أقطاب درجة الحموضة، المعايرة الصحيحة القطب أرجو-السلطة الفلسطينية-نا من الضروري الحصول على قيم الأس الهيدروجيني يمكن الاعتماد عليها.
بعد وضع مسرى داخل ثقافة L. lactis ، وقت تثبيت أولية اللازمة للحصول على تيار مستمر. في تخمير L. lactis ، هو الرقم الهيدروجيني الأولى 7.2. خلال نمو L. lactis، يتم تحويل الجلوكوز في الكتلة الحيوية وفي حمض الالكتيك أسيديفييس السائل التخمير. توقف النمو عندما يصبح الرقم الهيدروجيني للوسط التخمير منخفضة جداً لدعم النمو السليم، أو عندما يكون هناك لا الجلوكوز اليسار. القيمة الحالية (أو مقاومة) أرجو-السلطة الفلسطينية-نا قبل وبعد النمو مساوية للقيمة الحالية (أو مقاومة) أرجو-السلطة الفلسطينية-نا معايرة مسبقاً في المخزن المؤقت لمختلف الحلول. وأكد pH الأس الهيدروجيني ونهاية الأولى المتوسطة التخمير لاكتيس ل. قطب الهيدروجيني زجاج تقليدية باستخدام.
يمكن تصنيعها استشعار الأس الهيدروجيني بسهولة داخل الشركة باستخدام المواد الكيميائية الرخيصة. تكاليف التصنيع منخفضة تسمح للباحثين استخدام هذا القطب في التطبيقات بعدد كبير من أقطاب الأس الهيدروجيني هي اللازمة (مثلاً، في منصة فحص تخمير البكتيري). تطبيق آخر من مسرى الأس الهيدروجيني المتصور في حالات حيث مطلوب عدم نشر بوكل من قطب الأس الهيدروجيني زجاج تقليدية في قياس الحل. وقد مسرى الأس الهيدروجيني لهذا البروتوكول لا السوائل الداخلية التي يمكن نشرها في العينة.
التوافق بين أجهزة الاستشعار تشيميريسيستيفي مع الدوائر الإلكترونية اللاسلكية المتاحة حاليا1،27 يجعل من الممكن بسهولة تطوير التطبيقات باستخدام أجهزة استشعار لاسلكية الأس الهيدروجيني.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
Acknowledgments
الكتاب تعترف جامعة غروننغن للدعم المالي.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Graphite flakes | Sigma Aldrich | ||
| Sulfuric acid (H2SO4) | Merck | ||
| Sodium nitrite (NaNO2) | Sigma Aldrich | ||
| Potassium permanganate (KMnO4) | Sigma Aldrich | ||
| 30 % H2O2 | Sigma Aldrich | ||
| HCL | Merck | ||
| Aniline | Sigma Aldrich | ||
| 5wt % Nafion | Sigma Aldrich | ||
| M17 powder | BD Difco | ||
| Phosphoric acid (H3PO4) | Sigma Aldrich | ||
| Boric acid (HBO3) | Merck | ||
| Acetic acid | Merck | ||
| Sodium Hydroxide | Sigma Aldrich | ||
| Potassium dihydrogen phosphate | Sigma Aldrich | ||
| Dipostassium hydrogen phosphate | Sigma Aldrich | ||
| Au Interdigitated electrodes | BVT technology - CC1 W1 | ||
| Potentiostat | CH Instruments Inc (CH-600, CH-700) |
References
- Gou, P., et al. Carbon Nanotube Chemiresistor for Wireless pH Sensing. Scientific Reports. 4, 4468 (2014).
- Hols, P., et al. Conversion of Lactococcus lactis from homolactic to homoalanine fermentation through metabolic engineering. Nature Biotechnology. 17, 588-592 (1999).
- Luedeking, R., Piret, E. L. A kinetic study of the lactic acid fermentation. Batch process at controlled pH. Journal of Biochemical and Microbiological Technology and Engineering. 1, 393-412 (1959).
- Britton, H. T. S., Robinson, R. A. Universal buffer solutions and the dissociation constant of veronal. Journal of the Chemical Society. 0, 1456-1462 (1931).
- Ambrosi, A., Chua, C. K., Bonanni, A., Pumera, M. Electrochemistry of Graphene and Related Materials. Chemical Reviews. 114, 7150-7188 (2014).
- Xie, F., Cao, X., Qu, F., Asiri, A. M., Sun, X. Cobalt nitride nanowire array as an efficient electrochemical sensor. Sensors and Actuators B. 255, 1254-1261 (2018).
- Xie, F., Liu, T., Xie, L., Sun, X., Luo, Y. Metallic nickel nitride nanosheet: An efficient catalyst electrode for sensitive and selective non-enzymatic glucose sensing. Sensors and Actuators B. 255, 2794-2799 (2018).
- Xie, L., Asiri, A. M., Sun, X. Monolithically integrated copper phosphide nanowire: An efficient electrocatalyst for sensitive and selective nonenzymatic glucose detection. Sensors and Actuators B. 244, 11-16 (2017).
- Wang, Z., et al. Ternary NiCoP nanosheet array on a Ti mesh: A high-performance electrochemical sensor for glucose detection. Chemical Communications. 52, 14438-14441 (2016).
- Hummers, W. S. Jr, Offeman, R. E. Preparation of Graphitic oxide. Journal of the American Chemical Society. 80, 1339 (1958).
- Kumar, S., Chinnathambi, S., Munichandraiah, N., Scanlon, L. G. Gold nanoparticles anchored reduced graphene oxide as catalyst for oxygen electrode of rechargeable Li-O2 cells. RSC Advances. 3, 21706-21714 (2013).
- Guo, H. L., Wang, X. F., Qian, Q. Y., Wang, F. B., Xia, X. H. A green approach to the synthesis of graphene nanosheets. ACS Nano. 3, 2653-2659 (2009).
- Ramesha, G. K., Sampath, S. Electrochemical Reduction of Oriented Graphene Oxide Films: An in Situ Raman Spectroelectrochemical Study. The Journal of Physical Chemistry C. 113, 7985-7989 (2009).
- Amal Raj, A., Abraham John, S. Fabrication of Electrochemically Reduced Graphene Oxide Films on Glassy Carbon Electrode by Self-Assembly Method and Their Electrocatalytic Application. The Journal of Physical Chemistry C. 177, 4326-4335 (2013).
- Bhadani, S. N., Gupta, M. K., Sen Gupta, S. K. Cyclic voltammetry and conductivity investigations of polyaniline. Journal of Applied Polymer Science. 49, 397-403 (1993).
- Genies, E. M., Tsintavis, C. Redox mechanism and electrochemical behaviour or polyaniline deposits. Journal of Electroanalytical Chemistry. 195, 109-128 (1985).
- Jannakoudakis, P. D., Pagalos, N. Electrochemical characteristics of anodically prepared conducting polyaniline films on carbon fibre supports. Synthetic Metals. 68, 17-31 (1994).
- Deshmukh, M. A., Celiesiute, R., Ramanaviciene, A., Shirsat, M. D., Ramanavicius, A. EDTA_PANI/SWCNTs Nanocomposite Modified Electrode for Electrochemical Determination of Copper (II), Lead (II) and Mercury (II) Ions. Electrochimica Acta. 259, 930-938 (2018).
- Deshmukh, M. A., et al. EDTA-Modified PANI/SWNTs Nanocomposite for Differential Pulse Voltammetry Based Determination of Cu(II) Ions. Sensors and Actuators B Chemical. 260, 331-338 (2018).
- Deshmukh, M. A., Shirsat, M. D., Ramanaviciene, A., Ramanavicius, A. Composites Based on Conducting Polymers and Carbon Nanomaterials for Heavy Metal Ion Sensing (Review). Critical Reviews in Analytical Chemistry. 48, 293-304 (2018).
- Deshmukh, M. A., et al. A Hybrid Electrochemical/Electrochromic Cu(II) Ion Sensor Prototype Based on PANI/ITO-Electrode. Sensors and Actuators B Chemical. 248, 527-535 (2017).
- Chinnathambi, S., Euverink, G. J. W. Polyaniline functionalized electrochemically reduced graphene oxide chemiresistive sensor to monitor the pH in real time during microbial fermentations. Sensors and Actuators B Chemical. 264, 38-44 (2018).
- Sha, R., Komori, K., Badhulika, S. Amperometric pH Sensor Based on Graphene-Polyaniline Composite. IEEE Sensors Journal. 17 (16), 5038-5043 (2017).
- Huai-Ping, C., Xiao-Chen, R., Ping, W., Shu-Hong, Y. Flexible graphene-polyaniline composite paper for high-performance supercapacitor. Energy & Environmental Science. 6, 1185-1191 (2013).
- Xiang, J., Drzal, L. T. Templated growth of polyaniline on exfoliated graphene nanoplatelets (GNP) and its thermoelectric properties. Polymer. 53, 4202-4210 (2012).
- Xiangnan, C., et al. One-step synthesis of graphene/polyaniline hybrids by in situ intercalation polymerization and their electromagnetic properties. Nanoscale. 6, 8140-8148 (2014).
- Azzarelli, J. M., Mirica, K. A., Ravnsbæk, J. B., Swager, T. M. Wireless gas detection with a smartphone via rf communication. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 111 (51), 18162-18166 (2014).
